早期宇宙中成熟星系棒驱动的大规模气体流入研究:揭示 111 亿年前星系演化的关键机制

时间:2025年5月22日
来源:Nature

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星系棒在近半数盘星系的演化中至关重要,但其在早期宇宙的作用尚不明确。本研究对红移 2.467 的星系 J0107a 的星系棒进行 kinematic 分析,发现其气体分布和运动模式与近邻星系棒类似,且以约 600 太阳质量 / 年向中心输送气体,表明 111 亿年前星系棒已驱动演化。

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星系棒(galactic bar)存在于约半数近邻盘星系中,在星系长期演化(secular galaxy evolution)中起关键作用。星系棒对旋转盘施加非轴对称扰动,向内输送气体,为中心星暴(central starburst)甚至核超大质量黑洞活动提供燃料。这类结构被认为寿命很长,且已在红移z > 2 的星系中被识别。但早期宇宙中星系棒的起源和影响仍不明确,因高分辨率光谱观测成本极高。本研究对红移 2.467(宇宙大爆炸后 26 亿年)的星系棒开展运动学研究,通过观测尘埃恒星形成星系 J0107a 的一氧化碳(CO)和原子碳发射线,发现其星系棒的气体分布与运动模式与近邻星系棒完全一致。同时,星系棒驱动的大规模非圆周运动主导盘旋转,以约 600 太阳质量 / 年的速率将分子气体 funnel 至中心。研究表明,111 亿年前星系棒驱动的动力学过程和长期演化已在富气、远红外明亮的大质量盘星系恒星形成活跃期发挥作用。

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