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夜空中，最引人注目的便是橫亙天際的銀河。我們的地球以及太陽系也是龐大銀河系中的“滄海一粟”。然而，對于如銀河系這樣的大質量星系如何形成與演化，其中的大質量星體又是如何誕生？目前的科學界并沒有作出很好的解釋。

日前，清華大學天文系團隊通過全波段數據，直接探測到早期宇宙中星系周圍氣體進入星系的詳細過程，證實了重元素豐度較高的“循環內流”是驅動星系恒星形成的關鍵，這邁出了理解星系“生態系統”及星系演化的重要一步。

5月5日，相關研究成果以長文形式在線發表于《科學》。

傳統理論與觀察相悖

一提到星系，人們首先想到往往的是一個在宇宙真空中不停旋轉的“大圓盤”，但隨著近年來科學界對星系認知的突飛猛進，人們發現很多星系是生長在一個“氣體環境”中的——星系周圍存在著龐大的暗物質暈，其中富含各種各樣的氣體。星系不停地從周圍獲得氣體，并形成流向星系的“內流”。同時，星系中心的巨型黑洞又將巨量的引力勢能轉化為光能，將星系內部的氣體推到大尺度空間，從而形成一個“宇宙生態系統”（cosmic ecosystem）。

2021年美國公布的未來十年天體物理規劃中，“宇宙生態系統”被列為了需要解決的重要問題之一。這其中的一個關鍵問題便是解釋大質量星系形成演化的機制。

“傳統理論認為，大質量星系由于具有巨大的引力勢能，導致物質在塌縮過程中被激波加熱，使流入星系的氣體產生很高的溫度，并無法有效冷卻，從而不能順利聚在一起形成恒星。”受訪時，清華大學天文系教授蔡崢表示。

然而，這一理論與最新的觀測是相悖的，因為人們已經在非常早期的宇宙中發現有的大質量星系內部正在劇烈地形成恒星。“這意味著人們還沒有充分理解氣體流入星系的詳細過程，流入的氣體驅動恒星形成的過程也沒有被揭示。”蔡崢說。

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