阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）为早期宇宙中的星系研究带来新曙光

作为CRISTAL（利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）解析恒星形成星系中的星际介质）巡天项目的一部分，天文学家回溯到宇宙仅有约10亿年历史的时期。

这幅艺术家描绘的早期宇宙星系形成图，展现了恒星形成星系的团块，其中红色表示碳气体，黑色表示暗尘埃。这一过程在ALMA的CRISTAL巡天观测的众多星系中都有详细记录。康塞普西翁大学的天文学家罗德里戈·伊格纳西奥·埃雷拉·卡穆斯博士表示：“ALMA透过尘埃和气体进行观测的强大能力，让我们能够极为细致地观测这些遥远星系。我们看到的不只是光斑，而是解析出这些星系的内部结构，并了解其中发生的过程。”

在CRISTAL巡天中，天文学家聚焦于一组恒星形成星系样本，这些星系展现出星系质量与恒星形成率之间的典型关系。ALMA的观测结果显示，一些星系有有序旋转的迹象，表明早期星系盘正在形成。其他星系则呈现出混沌运动和不规则形状，这意味着星系正在碰撞和合并。ALMA还探测到气体云，这些气体云通过电离碳发出的特定光线被发现，其范围远远超出恒星形成区域。这表明星系被大量气体储备所环绕，这些气体可能为未来的恒星形成提供燃料，或者被强大的外流物质排出。

许多星系的恒星形成发生在不同的团块中，这为了解恒星在这些早期星系系统中的诞生过程提供了线索。一个特别有趣的发现是名为CRISTAL – 10的早期星系。这个星系的电离碳发射相对于其远红外光极度匮乏，这一比例与本星系群中最明亮且最隐蔽的星系之一——Arp 220相似。对该星系的进一步研究，可能揭示早期宇宙中星际介质的能量来源和物理状态。

埃雷拉·卡穆斯博士说：“CRISTAL提供了在ALMA出现之前根本无法获得的详细数据。我们有了早期星系演化的新全景图。这些观测正在挑战我们现有的星系形成模型，并为研究提供新途径。CRISTAL巡天展示了ALMA在研究早期宇宙星系演化方面的强大能力。通过追踪为恒星形成提供燃料的冷气体和尘埃，ALMA正在帮助科学家拼凑出像我们银河系这样的星系是如何形成的故事。”