在浩瀚无垠的宇宙中，星系以其壮丽的姿态展现着宇宙的奥秘。尽管科学家们已经对星系进行了数十年的深入探索，但星系内部的许多细节仍然笼罩在神秘的面纱之下。特别是星系中心的核球结构，其形成机制一直是天文学界亟待揭示的重大谜题。
近日，中国科学院紫金山天文台的谈清华副研究员领导的一支国际研究团队，在《自然》杂志上发表了一项令人瞩目的研究成果。他们首次发现了遥远早期宇宙中的星暴星系中心原位核球形成的直接证据，这一发现无疑为理解星系的形成和演化开辟了全新的视野。
哈勃序列图展示了星系的分类方式，从椭圆星系到透镜状星系，再到旋涡星系的“音叉”分类。这些分类基于星系的形态，为我们描述和理解星系的结构提供了重要依据。椭圆星系以其光滑圆润的外形和中心明亮的核球结构著称，而旋涡星系则以其显著的旋臂结构吸引着人们的目光。
核球作为星系中心的重要组成部分，其存在与否以及大小都直接影响着星系的整体形态。当核球较大时，星系更可能呈现为球状或椭球状；而当盘状结构占主导时，星系则呈现出扁平的旋涡形态。因此，核盘比成为了星系形态分类中的一个关键物理指标。
银河系的结构图展示了其中心的核球结构，这进一步印证了核球在星系形成和演化中的重要地位。然而，当前宇宙中观测到的椭圆星系和星系核球结构究竟是如何形成的？这个问题一直困扰着天文学家们。
上世纪九十年代，哈勃空间望远镜的成功发射为人类的宇宙认知带来了革命性的突破。研究表明，在宇宙历史的一个特别活跃的时期——宇宙正午（距今约80至120亿年前），星系中的恒星质量密度迅速演变，多达一半的恒星质量是在这一时期形成的。而这一时期富含尘埃的星暴星系中异常活跃的恒星形成活动，很可能与星系中心核球结构的形成有着密切的联系。
为了证实这些遥远的星暴星系与当前宇宙中较为年老的椭圆星系之间的演化关联，天文学家们进行了艰苦卓绝的努力。然而，由于恒星发出的紫外线和可见光容易被星际尘埃吸收，研究这些星暴星系变得异常困难。因此，天文学家们将目光转向了穿透力更强的亚毫米波。
自詹姆斯•克拉克•麦克斯韦望远镜（JCMT）的测辐射热计阵列（SCUBA）在850μm的亚毫米波段拍摄到宇宙深场的第一张图像以来，这一波段便成为了探索遥远宇宙的新窗口。位于北半球的北部扩展毫米波阵列（IRAM/NOEMA）和南半球的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）凭借其无与伦比的灵敏度和空间分辨率，成为了探测早期宇宙星系中冷气体和尘埃星际物质微弱信号的最重要工具。
研究团队通过自动挖掘ALMA档案数据项目提供的宇宙深场遥远星系大样本资料，在亚毫米波段筛选高信噪比的数据，详细且精确地测量了一批处于宇宙正午时期、亚毫米波辐射明亮的、大质量星暴星系的形态结构参数。他们发现，这些星系的尘埃辐射高度集中在一个非常小的核心区域，这表明这些星系的核心区域很可能已经形成了类似核球的结构。
进一步的研究通过三轴模型分析观测到的星系轴比分布，发现样本中的大多数星系呈现出三轴椭球形的几何特征，而非传统认为的扁平盘状结构。这些研究结果表明，在宇宙早期的星暴星系中，极端活跃的恒星形成活动可能导致星系中心区域大量恒星质量的快速积累，进而促进了核球结构的形成。
