研究發現早期宇宙原星系團外圍極端星暴星系聚集的證據

星系團是檢驗星系形成和宇宙大尺度結構形成理論的獨特實驗室，其大質量成員星系的主體星族形成于近百億年前的高紅移（z>2）原星系團（protoclusters）。星系團在形成過程中不斷從宇宙網中吸積物質，理論預期在星系團外圍過渡區域會形成激波，有效增強氣體聚集甚至星系并合，從而觸發大規模的星暴活動。找到星系主體星族具體在星系團中何處形成以及如何形成的觀測證據，是刻畫星系團形成和星系形成之間關聯的關鍵，并將提供研究大尺度環境影響星系形成的重要線索。

　　中國科學院紫金山天文臺領銜的國際合作團隊，利用坐落于美國夏威夷的JCMT亞毫米波望遠鏡，對兩個紅移為2.24的大質量原星系團BOSS1244和BOSS1542進行深度的亞毫米波成圖觀測。這兩個原星系團的致密程度遠超普通原星系團的預期平均值，頗為罕見，它們都有可能演化成為現今宇宙中最大質量星系團。研究在BOSS1244和BOSS1542中分別探測到43和54個亞毫米波星系，其數密度約為普通場環境中的近兩倍。這些亞毫米波星系是恒星形成率大于每年600倍太陽質量的極端星暴星系，是近鄰大質量橢圓星系的前身，其主體星族正在形成。這兩個區域中極端星暴星系的體密度為其他天區的15-30倍。如此高比例的極端星暴星系，意味著我們正在“目睹”大質量星系的形成。

　　研究發現，這些數密度超出的亞毫米波星系主要分布在Hα發射線星系所示蹤的高密度區域外圍，在高密區域內部幾乎沒有（圖2）。BOSS1244中亞毫米波星系聚集區域可能與纖維結構與原星系團核心區域連接處重疊，而BOSS1542的亞毫米波星系聚集區域被巨纖維結構包圍，是迄今已知亞毫米波星系密度最高的區域。這些發現是首次給出與理論預期一致的直接觀測證據：星系團形成過程中部分大質量星系在進入原星系團的過渡區域時經歷大規模恒星形成活動。研究將進一步探究這些極端星暴星系的特性，分析它們聚集的成因，揭示大質量原星系團中影響星系形成演化的物理機制。

　　相關研究成果發表在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國載人航天工程等的支持。