天文学家在遥远的宇宙中发现了巨大的银河造船厂

　　天文学家已经发现了一种结构，这种结构被认为是星系发展成星系超星系团的＂原星系团＂。观测结果显示，这个原始星团距离地球110亿光年，它出现于宇宙30亿年前，当时宇宙中某些区域的恒星以更高的速度产生。
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　　即使是星系也不喜欢独处。虽然天文学家早就知道星系倾向于聚集成群，但是从形成到朋友群的过程在宇宙学中仍然是一个悬而未决的问题。
　　在《天文与天体物理学报志上发表的一篇论文中，一个国际天文学家小组报告说，他们发现了一组天体，这些天体似乎是正在形成的星系的新兴聚集物---- 被称为原星团。
　　这项研究的合著者，亚利桑那大学斯图尔德天文台天文学副教授 Brenda Frye 说: ＂这项发现是朝着我们的最终目标迈出的重要一步: 了解星系团的组合，宇宙中存在的最大的结构。＂。
　　银河系是我们太阳系的家园，属于一个被称为本星系群的星系团，而本星系群又是室女座超星系团的一部分。但是像处女座这样的超星系团在110亿年前是什么样子的呢？
　　弗莱说: ＂我们对原星团仍然知之甚少，部分原因是它们太微弱了，太微弱以至于无法被光学光线探测到。＂。与此同时，众所周知，它们在其他波长，例如亚毫米波段，也会发出明亮的光
　　最初是由欧洲航天局的普朗克望远镜作为全天巡天的一部分发现的，新论文中描述的这个原型星团显著地出现在电磁波谱的远红外区域。通过对2000多个可能正在形成星团的结构样本进行筛选，研究人员发现了一个名为 PHz G237.01 + 42.50，简称 g237的原始星团。这些观测看起来很有希望，但要证实它们的身份，还需要用其他望远镜进行后续观测。
　　在意大利米兰国家天体物理研究所的 Mari Polletta 的带领下，研究小组利用亚利桑那州的亚利桑那大学管理的大双筒望远镜天文台和日本的昴星团望远镜天文台的综合能量进行了观测。研究小组确定了属于 g237原星团的63个星系。最初的发现发表在之前的一篇论文中，后续的观察也是通过档案数据获得的，包括美国赫歇尔空间天文台调查局和美国斯皮策空间望远镜调查局的数据。
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　　弗莱说: ＂你可以把 g237这样的星系原星系团想象成一个星系造船厂，巨大的星系正在其中组装，只有这种结构存在于宇宙30亿年前的时代。＂。＂与此同时，家谱可能比你想象的更接近。因为宇宙是均匀的，而且在各个方向上都是相同的，我们认为银河系可能停靠在一个类似于 g237的原星团节点上，当它还很年轻的时候。＂
　　起初，对 g237的观测暗示了一个不切实际的高恒星形成率，研究小组努力去理解这些数据。G237原星团似乎正在以一万倍于银河系的速度形成恒星。按照这个速度，预计原星系团将迅速耗尽其恒星燃料，随后形成一个类似于室女座超星系团的复杂系统。
　　＂到目前为止在 g237中发现的63个星系中的每一个都像是一个超速运转的恒星工厂,＂Frye 说。＂这就好像星系在加班加点地组装恒星。生产率是不可持续的。以这样的速度，供应链有望在不久的将来被打破，银河造船厂将永久关闭。＂
　　这样高的产量只能通过不断地喷射燃料来维持，对于恒星来说，燃料就是氢气。弗莱说，这将需要一个高效和完整的供应链，吸入不合理的大量新鲜气体来为恒星形成工厂提供燃料。
　　＂我们不知道那些气体是从哪里来的,＂她说。
　　后来，研究小组发现，它所看到的一些东西来自与原星团无关的星系，但即使去除了不相关的观测，总的恒星形成率仍然很高---- 根据 Poletta 的数据，每年至少有1000个太阳质量。相比之下，银河系每年产生大约一个太阳质量。
　　弗莱说: ＂我们现在拼凑出的画面是一个成功的银河造船厂，它正在高效率地组装星系和其中的恒星，并拥有更可持续的能源供应。＂。
　　宇宙中的所有星系都是一个巨大结构的一部分，这个巨大结构类似于一个三维蜘蛛网形状，称为宇宙网。宇宙网络的丝状体相交于节点处，类似于银河造船厂。
　　弗莱说: ＂我们认为，这些丝状体介导了氢气从星系间空间的扩散介质转移到这些节点中饥饿的、新形成的原子团结构上。＂。
　　在谈到未来的研究时，Polletta 说: ＂我们正在分析更多关于这个和其他普朗克原星团的观测结果，目的是追踪产生这些新形成的恒星和喂养超大质量黑洞的气体，以确定其起源，并解释观测到的非凡活动。＂
　　表示，她期待着将来自大双筒望远镜空间站的数据与来自美国宇航局詹姆斯·韦伯空间望远镜空间站的观测数据结合起来，这些数据将于12月发射。
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　　＂原星团提供了一个机会，可以研究只有这个新天文台才能回答的天文学关键问题,＂她说，＂比如是什么机制驱动了这个惊人的恒星形成，以及氢供应何时会耗尽，迫使这个星系造船厂关闭大门，变成一个类似于我们银河系所在的超星团?＂
　　Story Source:
　　Materials provided by  University of Arizona . Original written by Daniel Stolte.  Note: Content may be edited for style and length.
　　Journal Reference :  M. Polletta, G. Soucail, H. Dole, M. D. Lehnert, E. Pointecouteau, G. Vietri, M. Scodeggio, L. Montier, Y. Koyama, G. Lagache, B. L. Frye, F. Cusano, M. Fumana.  Spectroscopic observations of PHz G237.01 42.50: A galaxy protocluster at z = 2.16 in the Cosmos field .  Astronomy & Astrophysics , 2021; 654: A121 DOI: 10.1051/0004-6361/202140612