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(diǎn)問(wèn)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(dòng)最劇烈的時(shí)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(shí)期。對(duì)這一宇宙時(shí)期的活動(dòng)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(dòng)的物理機(jī)制，增進(jìn)對(duì)高紅移宇宙的認(rèn)識(shí)。
中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)的星系研究團(tuán)隊(duì)與其合作者們利用位于世界最好的地面天文觀測(cè)臺(tái)址之一的美國(guó)夏威夷的3.6米口徑CFHT望遠(yuǎn)鏡近3晚的觀測(cè)時(shí)間，成功獲得南天一個(gè)深場(chǎng)觀測(cè)天區(qū)的近400平方角分最深的窄帶觀測(cè)。研究者們利用這一獨(dú)有觀測(cè)，結(jié)合其他觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以從圖像探測(cè)到數(shù)以萬(wàn)計(jì)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(yáng)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(cè)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(shí)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(tái)研究員鄭憲忠博士這樣說(shuō)到。通過(guò)合并其他同伴來(lái)發(fā)展壯大已經(jīng)被許多研究證實(shí)是驅(qū)動(dòng)星系恒星演化的關(guān)鍵物理機(jī)制之一。在此過(guò)程中，還會(huì)觸發(fā)最劇烈恒星形成活動(dòng)。研究同時(shí)指出，這類發(fā)射線星系的數(shù)密度沒有此前估計(jì)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(shí)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(dòng)基本規(guī)律的“主序”關(guān)系。
這一研究成果發(fā)表在美國(guó)《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(gè)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(gè)圖片視場(chǎng)對(duì)應(yīng)物理尺度50kpc，相當(dāng)于16.3萬(wàn)光年距離）
