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夜空中，最引人注目的便是横亘天际的银河。我们的地球以及太阳系也是庞大银河系中的“沧海一粟”。然而，对于如银河系这样的大质量星系如何形成与演化，其中的大质量星体又是如何诞生？目前的科学界并没有作出很好的解释。

日前，清华大学天文系团队通过全波段数据，直接探测到早期宇宙中星系周围气体进入星系的详细过程，证实了重元素丰度较高的“循环内流”是驱动星系恒星形成的关键，这迈出了理解星系“生态系统”及星系演化的重要一步。

5月5日，相关研究成果以长文形式在线发表于《科学》。

传统理论与观察相悖

一提到星系，人们首先想到往往的是一个在宇宙真空中不停旋转的“大圆盘”，但随着近年来科学界对星系认知的突飞猛进，人们发现很多星系是生长在一个“气体环境”中的——星系周围存在着庞大的暗物质晕，其中富含各种各样的气体。星系不停地从周围获得气体，并形成流向星系的“内流”。同时，星系中心的巨型黑洞又将巨量的引力势能转化为光能，将星系内部的气体推到大尺度空间，从而形成一个“宇宙生态系统”（cosmic ecosystem）。

2021年美国公布的未来十年天体物理规划中，“宇宙生态系统”被列为了需要解决的重要问题之一。这其中的一个关键问题便是解释大质量星系形成演化的机制。

“传统理论认为，大质量星系由于具有巨大的引力势能，导致物质在塌缩过程中被激波加热，使流入星系的气体产生很高的温度，并无法有效冷却，从而不能顺利聚在一起形成恒星。”受访时，清华大学天文系教授蔡峥表示。

然而，这一理论与最新的观测是相悖的，因为人们已经在非常早期的宇宙中发现有的大质量星系内部正在剧烈地形成恒星。“这意味着人们还没有充分理解气体流入星系的详细过程，流入的气体驱动恒星形成的过程也没有被揭示。”蔡峥说。