人類所在的銀河系和她的兄弟姐妹是如何起源的一直是天文學(xué)家研究的熱點問題。借助世界上最先進(jìn)的天文望遠(yuǎn)鏡，可以追蹤到星系一族從100多億年前的宇宙早期到今天多方面物理特征的變化，從而推斷出星系形成和演化的完整圖景。100億年前后（紅移2左右）是宇宙中恒星形成活動最劇烈的時期，近鄰宇宙中的大質(zhì)量星系中的主體恒星即形成于此時期。對這一宇宙時期的活動星系的詳細(xì)“考古”研究，有助于確定激發(fā)星系恒星形成活動的物理機(jī)制，增進(jìn)對高紅移宇宙的認(rèn)識。
中國科學(xué)院紫金山天文臺的星系研究團(tuán)隊與其合作者們利用位于世界最好的地面天文觀測臺址之一的美國夏威夷的3.6米口徑CFHT望遠(yuǎn)鏡近3晚的觀測時間，成功獲得南天一個深場觀測天區(qū)的近400平方角分最深的窄帶觀測。研究者們利用這一獨有觀測，結(jié)合其他觀測數(shù)據(jù)，可以從圖像探測到數(shù)以萬計的各類天體中，精確證認(rèn)出紅移z=2.24（100億年前）正在大規(guī)模形成恒星的星系，并系統(tǒng)研究它們的能譜分布、形態(tài)、Hα發(fā)射線等多方面特征。研究發(fā)現(xiàn)，這些強(qiáng)Hα發(fā)射線星系與通常顏色選的恒星形成星系類似，質(zhì)量介于約十億至千億太陽質(zhì)量范圍，呈現(xiàn)恒星形成率與星系質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系和消光與星系質(zhì)量相關(guān)關(guān)系。而哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的高分辨率、高靈敏度成像觀測揭示這些100億年前發(fā)射線星系具有多樣性的形態(tài)。
“這些星系有近一半是并合和相互作用星系，表明100億年前的宇宙與現(xiàn)如今的宇宙中情形大不相同，那時候星系同類相食是家常便飯，而如今星系的演化則‘文明’了很多。” 紫金山天文臺研究員鄭憲忠博士這樣說到。通過合并其他同伴來發(fā)展壯大已經(jīng)被許多研究證實是驅(qū)動星系恒星演化的關(guān)鍵物理機(jī)制之一。在此過程中，還會觸發(fā)最劇烈恒星形成活動。研究同時指出，這類發(fā)射線星系的數(shù)密度沒有此前估計的多，這類星系的Hα發(fā)射線光度函數(shù)與恒星形成星系的質(zhì)量函數(shù)形式非常類似。這一相似性實際反映了恒星形成星系的恒星形成率和恒星質(zhì)量間的緊密相關(guān)關(guān)系，亦即描述星系恒星活動基本規(guī)律的“主序”關(guān)系。
這一研究成果發(fā)表在美國《天體物理雜志》上。
基于CFHT望遠(yuǎn)鏡近紅外窄帶證認(rèn)的56個100億年前的Ha發(fā)射線星系的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡高分辨率圖像。（每個圖片視場對應(yīng)物理尺度50kpc，相當(dāng)于16.3萬光年距離）
