时间：2023年05月06日 分类：新闻中心 次数：
5月5日，清华大学举办新闻发布会介绍，由清华大学天文系牵头的国际团队通过全波段数据，直接探测到早期宇宙中星系周围气体进入星系的详细过程，证实了重元素丰度较高的“循环内流”是驱动星系恒星形成的关键，为理解星系“生态系统”及星系演化迈出重要一步。相关研究成果5月5日在线发表于《科学》。
气体进入星系细节，揭开大质量星系恒星形成之谜星系吸积星系外气体形成恒星的详细过程，一直是天体物理学研究的热点。近期公布的美国未来十年天体物理规划中，特别将“宇宙生态系统”(cosmic ecosystem)作为需要解决的重要问题之一，其中的一个关键是大质量星系形成演化的机制问题。理论认为，对于大质量星系而言，由于其本身巨大的引力势能，导致物质在塌缩过程中被激波加热，使流入星系的气体具有很高的温度，无法有效冷却，从而不能顺利聚在一起、形成恒星。
然而，这一理论与新的观测相悖，因为在非常早期的宇宙中，已发现有的大质量星系内部也正在剧烈地形成恒星。这也就意味着，人们还没有充分理解气体流入星系的详细过程，流入的气体又是如何驱动恒星形成过程也未被揭示。气体的内流与循环内流和星系形成紧密相关为了揭开这一谜题，来自清华大学的蔡峥副教授团队，利用世界上最大的光学望远镜——“凯克”对110亿光年外的一个巨大的气体星云进行了观测，并利用其先进的成像光谱仪——“宇宙网成像器”，成功探测到了星系周围气体的多种元素辐射，并进一步估计出重元素在大尺度的空间分布。这也意味着在宇宙早期，星系周围气体已经富含重元素。
通过进一步的光谱和数值模拟分析发现，这些富含重元素的电离气体，是早先被星系中心的活动星系核喷射到星系周围，通过复合辐射、禁戒跃迁辐射等过程冷却下来，在引力和环境角动量共同作用下，重新回流入星系，形成“循环冷气体流”。对观测到的气体动力学建模进一步表明，循环气体流是朝星系流入的，可以促进和维持恒星形成活动。本次发现对星系如何与大尺度环境进行物质交换提供了清晰的图景，表明“循环气体流”(recycling inflow)是驱动早期宇宙大质量星系形成的重要机制。该发现为理解星系生态系统、星系形成和演化迈出重要的一步。
未来，结合更大口径、更大视场的光谱巡天望远镜(例如清华大学正在筹备的MUST巡天望远镜)，将让人们有望揭示星系中恒星形成的全貌。清华大学揭示星系外气体进入星系的详细过程相关研究成果于5月5日以长文形式(research articles)在线发表于《科学》(Science)。该工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、清华大学等单位的支持。
清华大学蔡峥副教授为项目PI，文章通讯作者、共同第一作者;博士生张世武为论文的第一作者，清华大学许丹丹副教授等提供了重要的理论支持。合作单位包括日本早稻田大学、德国马克斯-普朗克研究所、加州大学、浙江大学、普林斯顿大学、犹他大学、广州大学、北京大学、厦门大学、深圳技术大学、亚利桑那大学、中国科学院国家天文台、上海天文台、青海大学等。
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