大霹靂後眨眼就出現巨型橢圓星系，「超速發育」是開了什麼外掛？

天文學家在大霹靂後僅 14 億年的宇宙觀測到原星系團 SPT2349-56，發現數十個富含氣體的星系正在快速合併，不到 3 億年內將形成巨型橢圓星系。這項發現為困擾天文學家 20 年的問題提供新線索：「為何宇宙早期就已有質量龐大且演化成熟的星系？」天文學家原本以為，宇宙歷史如此早期的階段只會看到年輕且仍在形成恆星的星系，但實際觀測卻顯示，許多橢圓星系含較老恆星族群，且幾乎沒有足夠冷氣體再形成新恆星，這些結果對宇宙結構形成模型構成挑戰。

宇宙較大星系通常以重力作用與較小結構的層級式合併逐漸成長，但宇宙早期巨型橢圓星系的形成方式可能與過去想像不同。最新研究顯示，這類星系並非 140 億年間慢慢累積質量，可能僅數億年內迅速形成。以宇宙尺度來看，這只是非常短暫的時間，約太陽繞銀河系中心公轉一圈而已。天文學家認為，宇宙年齡還不到現在十分之一時，某些特別密集的區域已在重力作用下開始收縮，不再隨宇宙整體膨脹分散，並迅速聚集形成原星系團。SPT2349-56 正是這類系統的例子。

團隊觀測 SPT2349-56 中心的冷氣體與塵埃。這個系統是難得機會，使天文學家一窺最早期的星系團，這些星系團正是巨型橢圓星系的主要誕生地。SPT2349-56 同時也有極旺盛的恆星形成活動，中心四個緊密交互作用的星系每 40 分鐘就誕生一顆新恆星；而目前銀河系平均每年約形成三至四顆恆星（約一兩個太陽質量）。更引人注意的是，這四個星系以秒速約 300 公里拋射出一致的大尺度潮汐臂，延伸範圍遠大於銀河系。研究員精確測量氣體在這個由重力拋射的螺旋結構運動，外觀如同串珠環繞原星系團核心，並發現潮汐碎片形成的氣體團塊與外圍約 20 個碰撞中的星系連接，顯示它們可能有共同起源。

觀測顯示，我們正看到連鎖式星系合併的開端。核心區域約有數十個富含氣體的星系，大多不到 3 億年內破壞並合併，最終形成巨型橢圓星系，從宇宙尺度來看只是一瞬間。天文學家也模擬數值，不同宇宙時期觀測到的各類天體間呈高度一致，使研究員得以將這次觀測到的原星系團塌縮過程與已成熟的星系團建立連結。觀測結果顯示，早期巨型橢圓星系可能不是經過漫長時間逐步成長，而是由年輕星系團短短數億年間快速塌縮與連鎖合併形成。研究員首次直接看到這種轉變過程的早期階段，為理解宇宙最巨大星系的起源提供關鍵線索。