下一代甚大天线阵将帮助科学家了解星系是如何形成和演变的

一个世纪前，两位杰出的天文学家在史密森尼自然历史博物馆举行了一场辩论。辩论的主题是关于在夜空中看到的微弱的螺旋状星云的性质--它们是像我们的银河系一样各自包含数十亿颗恒星的星系，还是在银河系本身中发现的？这个问题的答案将对我们宇宙的大小产生深远的影响。研究人员现在知道，这些星云确实是独立的星系，但是仍然不完全了解它们是如何形成和演变的。

这是一个下一代甚大天线阵（ngVLA）将帮助我们理解的问题。ngVLA将通过比较可用于制造恒星的“燃料”与整个宇宙历史中恒星形成的速度如何匹配来研究星系的演变。

恒星诞生于包裹在巨大气体云中的恒星“托儿所”。最冷、最稠密的气体云在重力作用下坍缩，直到有足够的物质被拉到一个地方，在云的几个部分形成一颗或多颗恒星。但是自然界为恒星的形成提供了挑战。例如，在恒星形成的过程中，强大的喷流可以射出，并在重力作用下反推坍缩的气体云。此外，小恒星本身也会发出热辐射，可以起到蒸发周围气体的作用。了解星系中这些不同“竞争”现象之间的微调平衡是ngVLA的一个主要目标，主要是通过观察冷气体本身而不是整个过程的最终产品。这对于科学家们评估他们的恒星形成过程的模型是否正确地描述了在我们的宇宙“邻居”和宇宙之外的现实中所发生的事情是非常重要的。

追踪整个宇宙历史中星系的冷气体含量是了解研究人员今天在星系中发现的恒星和行星系统最初是如何形成的，从而了解星系的演变是如何发生的关键。这种演化在大爆炸后仅几亿年（即130多亿年前）开始，当时星系首次形成。在一天的观测中，ngVLA将根据早期宇宙中恒星形成气体的发射，找到几十到几百个星系，同时绘制出气体的分布和运动，直至单个恒星形成云的尺寸尺度。在美国和全世界天文界的广泛支持下，这些研究将在未来十年内改变我们对整个宇宙历史中星系形成和演变的理解。