5月5日，清華大學舉辦新聞發布會介紹，由清華大學天文系牽頭的國際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，為理解星系“生態系統”及星系演化邁出重要一步。相關研究成果5月5日在線發表于《科學》。

　　氣體進入星系細節，揭開大質量星系恒星形成之謎星系吸積星系外氣體形成恒星的詳細過程，一直是天體物理學研究的熱點。近期公布的美國未來十年天體物理規劃中，特別將“宇宙生態系統”(cosmic ecosystem)作為需要解決的重要問題之一，其中的一個關鍵是大質量星系形成演化的機制問題。理論認為，對于大質量星系而言，由于其本身巨大的引力勢能，導致物質在塌縮過程中被激波加熱，使流入星系的氣體具有很高的溫度，無法有效冷卻，從而不能順利聚在一起、形成恒星。

　　然而，這一理論與新的觀測相悖，因為在非常早期的宇宙中，已發現有的大質量星系內部也正在劇烈地形成恒星。這也就意味著，人們還沒有充分理解氣體流入星系的詳細過程，流入的氣體又是如何驅動恒星形成過程也未被揭示。氣體的內流與循環內流和星系形成緊密相關為了揭開這一謎題，來自清華大學的蔡崢副教授團隊，利用世界上最大的光學望遠鏡——“凱克”對110億光年外的一個巨大的氣體星云進行了觀測，并利用其先進的成像光譜儀——“宇宙網成像器”，成功探測到了星系周圍氣體的多種元素輻射，并進一步估計出重元素在大尺度的空間分布。這也意味著在宇宙早期，星系周圍氣體已經富含重元素。

　　通過進一步的光譜和數值模擬分析發現，這些富含重元素的電離氣體，是早先被星系中心的活動星系核噴射到星系周圍，通過復合輻射、禁戒躍遷輻射等過程冷卻下來，在引力和環境角動量共同作用下，重新回流入星系，形成“循環冷氣體流”。對觀測到的氣體動力學建模進一步表明，循環氣體流是朝星系流入的，可以促進和維持恒星形成活動。本次發現對星系如何與大尺度環境進行物質交換提供了清晰的圖景，表明“循環氣體流”(recycling inflow)是驅動早期宇宙大質量星系形成的重要機制。該發現為理解星系生態系統、星系形成和演化邁出重要的一步。

　　未來，結合更大口徑、更大視場的光譜巡天望遠鏡(例如清華大學正在籌備的MUST巡天望遠鏡)，將讓人們有望揭示星系中恒星形成的全貌。清華大學揭示星系外氣體進入星系的詳細過程相關研究成果于5月5日以長文形式(research articles)在線發表于《科學》(Science)。該工作得到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金委、清華大學等單位的支持。

　　清華大學蔡崢副教授為項目PI，文章通訊作者、共同第一作者;博士生張世武為論文的第一作者，清華大學許丹丹副教授等提供了重要的理論支持。合作單位包括日本早稻田大學、德國馬克斯-普朗克研究所、加州大學、浙江大學、普林斯頓大學、猶他大學、廣州大學、北京大學、廈門大學、深圳技術大學、亞利桑那大學、中國科學院國家天文臺、上海天文臺、青海大學等。

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