在探索宇宙奧秘的征程中，科學(xué)家們對早期宇宙里一類特殊星系——被稱為“怪獸星系”的天體展開了深入研究。這類星系誕生于距今約100億至120億年前，被大量塵埃包裹，卻以驚人的速度形成恒星，其速率約為銀河系的500倍，被視作當今宇宙中巨大星系的祖先。

長期以來，怪獸星系極端高效的恒星形成觸發(fā)機制，一直是星系形成與演化研究領(lǐng)域的未解難題。此前，學(xué)界普遍認為“自發(fā)性”恒星形成是主要原因。然而，由于怪獸星系距離地球極為遙遠，傳統(tǒng)觀測手段的空間分辨率有限，難以看清其內(nèi)部結(jié)構(gòu)細節(jié)。同時，能在相同高分辨率下對多個波段進行對比觀測的情況十分稀缺，這使得直接驗證恒星形成起源變得困難重重。

近期，一個國際研究團隊借助阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）和詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST），對位于六分儀座方向的三個怪獸星系（AzTEC - 1、AzTEC - 4、AzTEC - 8）進行了高精度觀測，取得了重大突破。ALMA擅長探測被塵埃遮蔽的恒星形成活動，JWST則能夠避開塵埃影響，精確描繪恒星分布。研究團隊充分發(fā)揮這兩臺望遠鏡世界頂級的超高分辨率優(yōu)勢，將觀測分辨率統(tǒng)一到最高約0.06角秒的水平，成功以相同分辨率直接比較了三個怪獸星系中恒星形成區(qū)域與恒星分布。

觀測結(jié)果顯示，即便同一個怪獸星系，在不同望遠鏡下的形態(tài)也存在顯著差異。進一步分析發(fā)現(xiàn)，這三個星系在恒星形成分布和恒星本身的空間分布上均有明顯不同，且恒星形成由三種截然不同的過程觸發(fā)。

對于AzTEC - 1，恒星形成活動遍布整個星系，而恒星分布卻高度集中于星系中心。這表明在大型星系相互碰撞時，作為恒星形成原料的氣體，一部分向中心流入，另一部分擴散至整個星系，在中心區(qū)域形成大量恒星，星系碰撞很可能成為觸發(fā)恒星形成的“開關(guān)”。

AzTEC - 4呈現(xiàn)出獨特結(jié)構(gòu)，ALMA觀測到具有兩條旋臂的螺旋結(jié)構(gòu)，而JWST顯示的恒星分布為平坦的盤狀結(jié)構(gòu)，沒有明顯螺旋臂。這種結(jié)構(gòu)難以用大規(guī)模星系碰撞解釋，更可能是內(nèi)部引力不穩(wěn)定性引發(fā)了“自發(fā)性”恒星形成。

AzTEC - 8的情況又有不同，ALMA探測到的恒星形成活動緊湊集中在星系中心附近，JWST顯示的恒星分布則擴展至更大范圍，還伴有多個巨大的恒星團。這暗示與相對較小星系的碰撞可能觸發(fā)了該星系的恒星形成。

該研究團隊負責人表示，當?shù)谝淮慰吹竭@些怪獸星系的多波段圖像時，被它們多樣化的形態(tài)深深震撼。能夠充分利用ALMA和JWST這兩臺最前沿的望遠鏡，為長期困擾的星系演化之謎提出新見解，感到十分高興。這一研究成果有力表明，巨大星系在其成長階段并非由單一機制主導(dǎo)，而是受到多種物理過程的共同影響。