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5月5日，Science以“Inspiraling streams of enriched gas observed around a massive galaxy 11 billion years ago”為題，在線發(fā)表清華大學(xué)蔡崢教授團隊的研究論文。清華大學(xué)蔡崢教授為項目PI，文章通訊作者、共同第一作者；2018級博士生張世武為論文的第一作者，清華大學(xué)許丹丹教授等提供了重要的理論支持。該研究直接探測到早期宇宙中，星系周圍氣體進入星系的詳細過程，證實了重元素豐度較高的“循環(huán)內(nèi)流”是驅(qū)動星系恒星形成的關(guān)鍵，為理解星系“生態(tài)系統(tǒng)”及星系演化邁出重要一步。

星系吸積星系外氣體，形成恒星的詳細過程是天體物理學(xué)研究的熱點。為了解開這一謎題，蔡崢教授領(lǐng)導(dǎo)的國際團隊，利用世界上最大的光學(xué)望遠鏡——“凱克“對距今110億年的一個巨大的氣體星云進行了觀測。利用先進的成像光譜儀——“宇宙網(wǎng)成像器”，團隊成功探測到了星系周圍氣體的氫元素、及多種重元素輻射，并進一步估計出重元素的大尺度空間分布。這也意味著在宇宙早期，星系周圍氣體已經(jīng)富含重元素。

本次發(fā)現(xiàn)對星系如何與大尺度環(huán)境進行物質(zhì)交換提供了清晰的圖景。表明“循環(huán)氣體流”(recycling inflow)是驅(qū)動早期宇宙大質(zhì)量星系形成的重要機制。該發(fā)現(xiàn)為理解星系生態(tài)系統(tǒng)、星系形成和演化邁出了關(guān)鍵的一步。未來，結(jié)合更大口徑、更大視場的光譜巡天望遠鏡，人們有望揭示星系中恒星形成的全貌。

該工作得到了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委、清華大學(xué)等單位的支持。合作單位包括日本早稻田大學(xué)、德國馬克斯-普朗克研究所、加州大學(xué)、浙江大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、猶他大學(xué)、北京大學(xué)、廣州大學(xué)、廈門大學(xué)、深圳技術(shù)大學(xué)、亞利桑那大學(xué)、中國科學(xué)院國家天文臺、上海天文臺等。