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夜空中，最引人注目的便是橫亙天際的銀河。我們的地球以及太陽系也是龐大銀河系中的“滄海一粟”。然而，對于如銀河系這樣的大質量星系如何形成與演化，其中的大質量星體又是如何誕生？目前的科學界并沒有作出很好的解釋。

日前，清華大學天文系團隊通過全波段數(shù)據(jù)，直接探測到早期宇宙中星系周圍氣體進入星系的詳細過程，證實了重元素豐度較高的“循環(huán)內流”是驅動星系恒星形成的關鍵，這邁出了理解星系“生態(tài)系統(tǒng)”及星系演化的重要一步。

5月5日，相關研究成果以長文形式在線發(fā)表于《科學》。

傳統(tǒng)理論與觀察相悖

一提到星系，人們首先想到往往的是一個在宇宙真空中不停旋轉的“大圓盤”，但隨著近年來科學界對星系認知的突飛猛進，人們發(fā)現(xiàn)很多星系是生長在一個“氣體環(huán)境”中的——星系周圍存在著龐大的暗物質暈，其中富含各種各樣的氣體。星系不停地從周圍獲得氣體，并形成流向星系的“內流”。同時，星系中心的巨型黑洞又將巨量的引力勢能轉化為光能，將星系內部的氣體推到大尺度空間，從而形成一個“宇宙生態(tài)系統(tǒng)”（cosmic ecosystem）。

2021年美國公布的未來十年天體物理規(guī)劃中，“宇宙生態(tài)系統(tǒng)”被列為了需要解決的重要問題之一。這其中的一個關鍵問題便是解釋大質量星系形成演化的機制。

“傳統(tǒng)理論認為，大質量星系由于具有巨大的引力勢能，導致物質在塌縮過程中被激波加熱，使流入星系的氣體產生很高的溫度，并無法有效冷卻，從而不能順利聚在一起形成恒星?！笔茉L時，清華大學天文系教授蔡崢表示。

然而，這一理論與最新的觀測是相悖的，因為人們已經(jīng)在非常早期的宇宙中發(fā)現(xiàn)有的大質量星系內部正在劇烈地形成恒星?！斑@意味著人們還沒有充分理解氣體流入星系的詳細過程，流入的氣體驅動恒星形成的過程也沒有被揭示?！辈虓樥f。

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