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原星系。原图链接

原星系（英语：Protogalaxy），通常被认为是指当今星系形成的早期阶段。银河系演化期间，恒星形成的速度将决定一个星系是旋涡形还是椭圆形星系;较慢的恒星形成往往会产生旋涡星系，较小的气体团形成恒星。星系“形成的早期阶段”，可以定义为：“当今椭圆星系的起源中恒星形成的第一个主要爆发”；或者“碎片的黑暗光晕的合并高峰时期，如今构成一个普通的星系”；或者“尚未形成恒星之前仍为气态的物体。”种种说法。

概述

早期宇宙到目前的星系

早期的宇宙始于物质和暗物质几乎均匀分布的状态（每个粒子与下一粒子的距离相等）。由于量子涨落引起的初始密度扰动谱，暗物质在引力的吸引下开始聚集。此说源自海森堡的不确定性原理，该原理表明-空间中的能量可能会有微小的暂时变化。粒子/反粒子对可以通过质量能量的转化，能量形成中，引力会导致附近的其他粒子向其移动，从而干扰均匀分布并创建重心，从而将附近的粒子拉近，构成一个原始的星系。

成形

气体云

当这种情况随著宇宙从单个点开始扩展的微小波动状态，留下的印象随著宇宙的扩展而扩大，从而导致大面积的密度增加。这些较密集的暗物质团块的引力，随后导致附近的物质开始掉入较稠密的区域中。据报导，天文学家K.NilssonNilsson等人观察到并分析了这种过程。2006年导致形成了气体云，主要是氢气，并且第一批恒星开始在这些云层中形成。这些气体云和早期恒星云，比我们的银河系小许多倍，是最早的原恒星系。

目前广泛被公认的理论-小型原星系群被引力吸引并碰撞，这导致了今天我们所拥有的更大的星系的形成。这是一个持续的过程，较大的主体是由较小的主体合并而成的。由于以前没有形成其他元素的恒星形成，因此原星系几乎将完全由氢和氦组成。氢会键结形成H2分子，但有一些例外。随著恒星开始形成并通过核聚变过程产生更多的元素，这种情况将会改变。

特性

机械学

一旦原星系开始形成，所有受其引力束缚的粒子便开始如自由落体般坠入。自由落体结束所需的时间，可以使用自由落体方程来估算。大多数星系已完成此自由落体阶段，成为稳定的椭圆形或盘状星系，需要更长的时间才能完全形成盘状星系。

星系团的形成需要更长的时间，目前仍在进行中。这个阶段也是星系获得大部分角动量的阶段。原星系是由于早期宇宙中邻近的稠密团块的引力影响而获得的，而气体离中心越远，其旋转就越多。

光源

原星系的发光度有两个来源。首先是早期恒星中氢原子核聚变成氦的辐射。人们认为这种早期的恒星爆发使原星系的发光度可与当今的星爆星系或类星体相提并论。另一个是释放多馀的重力结合能。原星系预期的主要波长是多种紫外线，称为莱曼-阿尔法（Lyman-alpha），这是当氢气被恒星的辐射电离时，氢气发出的波长。

侦查

望远镜探寻原星系

一个星系团可包含数百至数千个星系，但若根据目前的宇宙模型，大爆炸后10亿年宇宙再电离化才变得完全透明，致使我们开始看到星系，而ALMA所观察到的庞大团簇，理论上需要更多时间来演化。

从理论上讲，今天的星系仍然可以看到，因为来自宇宙最远距离的光要花很长时间才能到达地球，在某些地方足够长的时间，我们才能在它们被星系居住的阶段看到它们。过去的30年中，已经进行了许多尝试来用望远镜找到原星系，因为这种发现对确认星系的形成具有重要的价值，但是任何光线必须经过的绝对距离，才能使它足够形成时间才能来自原星系。再加上莱曼-阿尔法（Lyman-alpha）波长很容易被灰尘吸收的事实，使一些天文学家认为原星系可能太微弱而无法检测到。

南极望远镜

南极望远镜是一个位于南极洲南极点的 10 公尺口径无线电望远镜（微波 / 毫米波望远镜），观测频率范围落在 70～300千兆赫兹（GHz）间，主要科学任务是从南半球调查数千个星系团之间的联系，这些星系团可能受到暗物质的引力约束而处于平衡状态。南极望远镜的任务与 ALMA （Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA）相似，两者经常互补。

随著宇宙开拓疆土，普通物质与暗物质开始聚集成簇，最终形成已知宇宙中最大的物体星系团。从地球出发看宇宙大尺度结构分别是：地球→太阳系→太阳系附近星际空间→银河系→本星系群→室女座星系团→室女座超星系团→室女座超星系团附近超星系团→可观测宇宙。

美国国家无线电天文台

美国国家无线电天文台（National Radio Astronomy Observatory，NRAO），建有全球三大知名望远镜：100 公尺口径的绿岸望远镜（Green Bank Telescope，GNT）、由 27 台 25 公尺口径天线组成的甚大天线阵（Very Large Array，VLA）、以及阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA）。

发现

1996年，Yee等人使用加拿大观测宇宙学网络（CNOC）发现了一个原星系候选者，是一个盘状星系，具有很高的红移和很高的发光度。后来有人争论说，令人难以置信的光度是由前景银河星团的引力透镜引起的。在2006年，K。Nilsson等人。报告发现发现了一个发出“莱曼”α紫外线辐射的“斑点”。分析得出的结论是，这是一股巨大的氢气云，在早期宇宙中坠落到一团暗物质上，形成了一个原恒星系。

2007年，天文学家Michael Rauch等人发现数十个离散的物体发出大量的Lyman-alpha型紫外线辐射时，他们正在使用VLT从星际气体中搜索信号。他们得出的结论是，这27个天体是起源于110亿年前的原星系。

中性氢是形成新恒星和星系的来源

美国天文学家发现了一个微弱的矮星系和另一个可能成为恒星的年轻矮星系，位于大熊星座方向上，在一个风车型星系的边缘附近。天文学家还通过绿岸射电阵列等望远镜对M101星系中的中性氢进行调查，中性氢被认为是形成新恒星和星系的来源。科学家表示，这可能是有史以来第一次发现的真正的原星系，其产生的引力甚至可以从较大的星系中拖拽气体和其他物质，进而纳入自身的引力范围内。

天文奇观

14个星暴星系的大合并

地表最强望远镜之一阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA）便发现此惊人事实，于距离地球 124 亿光年外的原星团（Protocluster），也就是宇宙大爆炸后仅仅 14 亿年，观测到当时 14 个星系正在准备合并，他们最终将成为一个巨大星系团的核心骨干。这个特殊原星团名为“SPT2349-56”，最初由美国国家科学基金会的南极望远镜（The South Pole Telescope，SPT）在 2010 年观测到，ALMA 后续从中分辨出至少 14 个物体（星系）激烈疯狂的速度形成恒星，研究人员估计比银河系还要快 1,000 倍。。

美国国家无线电天文台发布构成原星团 SPT2349-56 的 14 个星暴星系。将强强联合成一个巨大星系团的核心，《BBC》报导，这个星系团规模可能与后发座星系团（Coma Cluster）差不多，确认拥有 1,000 个以上的星系，质量是太阳质量的 10 兆倍。这项发现无疑成为宇宙极端案例代表，但具有相当开创性，对于了解宇宙结构如何增长拼凑非常重要，预计将带来后续大规模研究、可能引领科学家推出全新假设。研究已发表在《自然》（Nature）期刊。

影片

Gravitational lensing of the distant SPT0418-47 galaxy (schematic)SPT0418-47遥远星系的引力透镜（示意图）

动画示意"转动的喷流"

Artist’s impression of ancient galaxy megamerger 艺术家对古代银河巨人合并的印象