在一项最新研究中，科学家们发现了一个距离地球约130亿光年的原始星系。这个星系的发现将有望打破原有此类星系的距离纪录，并揭开有关宇宙早期历史中一些最大质量“恒星制造工厂”如何以及何时运作的奥祕。
借助拥有红外波段观测能力的欧洲空间局赫歇尔空间望远镜，一个天文学家小组对这一遥远的星暴星系进行了观测，所谓星暴星系是指正有大量恒星形成的星系。这个古老的星系所存在的年代大约是宇宙年龄只有8亿年的时代，而现在宇宙的年龄已有大约140亿年左右。
这个星系编号为HFLS3，它是迄今天文学家们发现最遥远的星暴星系。它正以极高的速率产生新的恒星，这比天文学家们原先所知最早的此类现象又向前提早了超过10亿年。
纽约州伊萨卡康奈尔大学的天文学家多米尼克．里彻尔斯（Dominik Riechers）是这篇于4月17日刊载在《自然》杂志上文章的第一作者。他说：“这一新发现的星系正将天文学很多领域的研究推向极限。”他说：“它不仅是我们发现最早期的类似案例，还是其中恒星形成速率最高的星系之一，甚至比形成时间较之更晚的星系还要高。”
根据目前的估计数据，这一星系的大小和银河系的大小大致接近，天文学家们惊讶地发现这一星系正在以每年相当于2,900个太阳质量的速度生产出新的恒星。里彻尔表示：“这一速率超出我们银河系2000倍之多，考虑到其内部大量新生恒星同时发出剧烈的光热辐射，这几乎已经接近星系本身能够承受的极限。”
长期的剧烈活动
尽管这一星系被大量尘埃云阻挡，并且距离遥远，但是星系HFLS3显得异常明亮，在红外波段发出剧烈辐射，其功率相当于太阳的30万亿倍。这一特征提醒天文学家们，他们一定是发现了一个超大质量的星暴星系，因为只有那些拥有极其活跃恒星新生活动的星系才有可能如此明亮。
对于里彻尔和他的团队来说，另外一项惊喜来自光谱学的分析，其结果可以揭示星系的化学组成，显示这一星系拥有丰富且多样的化学成分，其特征与现代的星暴星系相接近。由于一些较大质量的元素，如碳和铁，都被认为是形成于第一代恒星爆炸之后的灰烬之中，天文学家们曾经一度认为这些类似的元素在宇宙的最初10亿年内应当是相对匮乏的。
里彻尔表示：“这显示在星系HFLS3内部，如此剧烈的恒星形成过程已经持续了很长一段时间，这一时间长到足以让最早形成的第一批恒星寿终正寝，在爆炸中毁灭并将这些重元素抛洒到周遭的宇宙空间之中。”
星系襁褓
直到最近，天文学家们一直认为星暴星系，即正在产生大量新生恒星的星系，是在比此次发现的HFLS3星系还要晚的多的时期形成的。里彻尔表示：“原先我们认为，只有在较晚的时期，宇宙中的那些拥有最大质量的恒星才能积聚到足够的气体物质以便支持大量恒星的新生。然而此次发现证明，在一些特殊的环境条件下，一些星系可以在宇宙年龄仅有约8亿年的时候就开始剧烈的恒星新生过程，从而让成熟的大质量星系的出现成为可能。”
美国国家射电天文台的天文学家克里斯·卡拉里（Chris Carilli）表示，这一出乎意料之外的发现或许将有助于解释天文学家们近期在一些椭圆星系内观测到的一些最古老的恒星体。他说：“现在我们知道了这种现象的原因：因为它们形成的时代本来就很早。这类遥远的星暴星系可能代表了早期宇宙历史中椭圆星系的形成。”
这些最大质量的椭圆星系是最近在一些大型星系团的核心部位发现的。星系HFLS3很可能是今天我们所见的这类大质量星系团的早期“胚胎”卡拉里表示：“这些观测研究工作将大质量星系形成的时代一直向前推进到了宇宙第一缕曙光的年代。”
