早期宇宙并不像当今宇宙这么优雅,恒星与星系井然有序的分布着,而是充满气体与暗物质,随着暗物质聚结成团吸收气体并触发恒星诞生进而形成星系,这过程约在大爆炸后40亿年来到巅峰。然而天文学家开始找到越来越多星系出现在不该存在的时间轴里,比如最近发现至今最古老、最大大的螺旋星系,出现在大爆炸后仅14亿年。
螺旋星系在宇宙中占星系总数70%,但之前研究表明,随着我们回顾宇宙,会发现螺旋星系的比率迅速下降。一般来说,螺旋星系是在什么时候形成的呢?日本综合研究大学院大学天文学家Takfumi Tsukui、Satoru Iguchi团队在分析阿塔卡马大型毫米及次毫米波数组(ALMA)数据时,找到了存在于124亿年前名为BRI 1335-0417的星系。
BRI 1335-0417星系含有大量尘埃遮盖光,因此很难利用可见光详细研究它,所幸ALMA可以检测星系中碳离子的无线电排放,所以天文学家能从另一个角度调查星系中正在发生的事情。
乍一看,BRI 1335-0417星系就像手电筒在雾中射出的光束,但一分析后才发现它似乎拥有2条螺旋臂和一个模糊的旋转盘面结构,前者从星系中心向外延伸了15,000光年(约银河系的三分之一),且星系总质量相当于当今银河系。
根据光谱分析,BRI 1335-0417星系还以惊人的速度孕育新生恒星,每年约新形成5,000颗太阳质量的恒星,因此它也成为所谓的星爆星系。
不过最大的问题还是,BRI 1335-0417星系出现在大爆炸后仅14亿年,比上一个最老螺旋星系记录保持者还要提前10亿年,究竟拥有这种独特螺旋结构的星系如何在当下形成?这对天文学家来说仍然是个谜,可能是物质被其他星系的潮汐相互作用拉长,也可能是质量集中的星系中心将周边物质拉过去时所形成。
虽着时间推移,天文学家或许还会好奇BRI 1335-0417星系将来是否会变形成椭圆星系、还是长时间维持螺旋结构,因为在早期宇宙中,含有大量尘埃且活跃的星系一般被认为是巨大椭圆星系的先祖,仔细研究BRI 1335-0417将能对星系形状演化提供重要观点。
新论文发布在《科学》(Science)期刊。
(首图为示意图,来源:pixabay)