在一項最新研究中，科學家們發現了一個距離地球約130億光年的原始星系。這個星系的發現將有望打破原有此類星系的距離記錄，並揭開有關宇宙早期歷史中一些最大質量「恆星製造工廠」如何以及何時運作的奧祕。
藉助擁有紅外波段觀測能力的歐洲空間局赫歇爾空間望遠鏡，一個天文學家小組對這一遙遠的星暴星系進行了觀測，所謂星暴星系是指正有大量恆星形成的星系。這個古老的星系所存在的年代大約是宇宙年齡只有8億年的時代，而現在宇宙的年齡已有大約140億年左右。
這個星系編號為HFLS3，它是迄今天文學家們發現最遙遠的星暴星系。它正以極高的速率產生新的恆星，這比天文學家們原先所知最早的此類現象又向前提早了超過10億年。
紐約州伊薩卡康奈爾大學的天文學家多米尼克．裡徹爾斯（Dominik Riechers）是這篇於4月17日刊載在《自然》雜誌上文章的第一作者。他說：「這一新發現的星系正將天文學很多領域的研究推向極限。」他說：「它不僅是我們發現最早期的類似案例，還是其中恆星形成速率最高的星系之一，甚至比形成時間較之更晚的星系還要高。」
根據目前的估計數據，這一星系的大小和銀河系的大小大致接近，天文學家們驚訝地發現這一星系正在以每年相當於2,900個太陽質量的速度生產出新的恆星。裡徹爾表示：「這一速率超出我們銀河系2000倍之多，考慮到其內部大量新生恆星同時發出劇烈的光熱輻射，這幾乎已經接近星系本身能夠承受的極限。」
長期的劇烈活動
儘管這一星系被大量塵埃雲阻擋，並且距離遙遠，但是星系HFLS3顯得異常明亮，在紅外波段發出劇烈輻射，其功率相當於太陽的30萬億倍。這一特徵提醒天文學家們，他們一定是發現了一個超大質量的星暴星系，因為只有那些擁有極其活躍恆星新生活動的星系才有可能如此明亮。
對於裡徹爾和他的團隊來說，另外一項驚喜來自光譜學的分析，其結果可以揭示星系的化學組成，顯示這一星系擁有豐富且多樣的化學成分，其特徵與現代的星暴星系相接近。由於一些較大質量的元素，如碳和鐵，都被認為是形成於第一代恆星爆炸之後的灰燼之中，天文學家們曾經一度認為這些類似的元素在宇宙的最初10億年內應當是相對匱乏的。
裡徹爾表示：「這顯示在星系HFLS3內部，如此劇烈的恆星形成過程已經持續了很長一段時間，這一時間長到足以讓最早形成的第一批恆星壽終正寢，在爆炸中毀滅並將這些重元素拋灑到周遭的宇宙空間之中。」
星系襁褓
直到最近，天文學家們一直認為星暴星系，即正在產生大量新生恆星的星系，是在比此次發現的HFLS3星系還要晚的多的時期形成的。裡徹爾表示：「原先我們認為，只有在較晚的時期，宇宙中的那些擁有最大質量的恆星才能積聚到足夠的氣體物質以便支持大量恆星的新生。然而此次發現證明，在一些特殊的環境條件下，一些星系可以在宇宙年齡僅有約8億年的時候就開始劇烈的恆星新生過程，從而讓成熟的大質量星系的出現成為可能。」
美國國家射電天文臺的天文學家克里斯·卡拉里（Chris Carilli）表示，這一出乎意料之外的發現或許將有助於解釋天文學家們近期在一些橢圓星系內觀測到的一些最古老的恆星體。他說：「現在我們知道了這種現象的原因：因為它們形成的時代本來就很早。這類遙遠的星暴星系可能代表了早期宇宙歷史中橢圓星系的形成。」
這些最大質量的橢圓星系是最近在一些大型星系團的核心部位發現的。星系HFLS3很可能是今天我們所見的這類大質量星系團的早期「胚胎」卡拉里表示：「這些觀測研究工作將大質量星系形成的時代一直向前推進到了宇宙第一縷曙光的年代。」
