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原星系。原圖鏈接

原星系（英語：Protogalaxy），通常被認為是指當今星系形成的早期階段。銀河系演化期間，恆星形成的速度將決定一個星系是旋渦形還是橢圓形星系;較慢的恆星形成往往會產生旋渦星系，較小的氣體團形成恆星。星系「形成的早期階段」，可以定義為：「當今橢圓星系的起源中恆星形成的第一個主要爆發」；或者「碎片的黑暗光暈的合併高峰時期，如今構成一個普通的星系」；或者「尚未形成恆星之前仍為氣態的物體。」種種說法。

概述

早期宇宙到目前的星系

早期的宇宙始於物質和暗物質幾乎均勻分佈的狀態（每個粒子與下一粒子的距離相等）。由於量子漲落引起的初始密度擾動譜，暗物質在引力的吸引下開始聚集。此說源自海森堡的不確定性原理，該原理表明-空間中的能量可能會有微小的暫時變化。粒子/反粒子對可以通過質量能量的轉化，能量形成中，引力會導致附近的其他粒子向其移動，從而干擾均勻分佈並創建重心，從而將附近的粒子拉近，構成一個原始的星系。

成形

氣體雲

當這種情況隨著宇宙從單個點開始擴展的微小波動狀態，留下的印象隨著宇宙的擴展而擴大，從而導致大面積的密度增加。這些較密集的暗物質團塊的引力，隨後導致附近的物質開始掉入較稠密的區域中。據報導，天文學家K.NilssonNilsson等人觀察到並分析了這種過程。2006年導致形成了氣體雲，主要是氫氣，並且第一批恆星開始在這些雲層中形成。這些氣體雲和早期恆星雲，比我們的銀河系小許多倍，是最早的原恆星系。

目前廣泛被公認的理論-小型原星系群被引力吸引並碰撞，這導致了今天我們所擁有的更大的星系的形成。這是一個持續的過程，較大的主體是由較小的主體合併而成的。由於以前沒有形成其他元素的恆星形成，因此原星系幾乎將完全由氫和氦組成。氫會鍵結形成H2分子，但有一些例外。隨著恆星開始形成並通過核聚變過程產生更多的元素，這種情況將會改變。

特性

機械學

一旦原星系開始形成，所有受其引力束縛的粒子便開始如自由落體般墜入。自由落體結束所需的時間，可以使用自由落體方程來估算。大多數星系已完成此自由落體階段，成為穩定的橢圓形或盤狀星系，需要更長的時間才能完全形成盤狀星系。

星系團的形成需要更長的時間，目前仍在進行中。這個階段也是星系獲得大部分角動量的階段。原星系是由於早期宇宙中鄰近的稠密團塊的引力影響而獲得的，而氣體離中心越遠，其旋轉就越多。

光源

原星系的發光度有兩個來源。首先是早期恆星中氫原子核聚變成氦的輻射。人們認為這種早期的恆星爆發使原星系的發光度可與當今的星爆星系或類星體相提並論。另一個是釋放多餘的重力結合能。原星系預期的主要波長是多種紫外線，稱為萊曼-阿爾法（Lyman-alpha），這是當氫氣被恆星的輻射電離時，氫氣發出的波長。

偵查

望遠鏡探尋原星系

一個星系團可包含數百至數千個星系，但若根據目前的宇宙模型，大爆炸後10億年宇宙再電離化才變得完全透明，致使我們開始看到星系，而ALMA所觀察到的龐大團簇，理論上需要更多時間來演化。

從理論上講，今天的星系仍然可以看到，因為來自宇宙最遠距離的光要花很長時間才能到達地球，在某些地方足夠長的時間，我們才能在它們被星系居住的階段看到它們。過去的30年中，已經進行了許多嘗試來用望遠鏡找到原星系，因為這種發現對確認星系的形成具有重要的價值，但是任何光線必須經過的絕對距離，才能使它足夠形成時間才能來自原星系。再加上萊曼-阿爾法（Lyman-alpha）波長很容易被灰塵吸收的事實，使一些天文學家認為原星系可能太微弱而無法檢測到。

南極望遠鏡

南極望遠鏡是一個位於南極洲南極點的 10 公尺口徑無線電望遠鏡（微波 / 毫米波望遠鏡），觀測頻率範圍落在 70～300千兆赫茲（GHz）間，主要科學任務是從南半球調查數千個星系團之間的聯繫，這些星系團可能受到暗物質的引力約束而處於平衡狀態。南極望遠鏡的任務與 ALMA （Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA）相似，兩者經常互補。

隨著宇宙開拓疆土，普通物質與暗物質開始聚集成簇，最終形成已知宇宙中最大的物體星系團。從地球出發看宇宙大尺度結構分別是：地球→太陽系→太陽系附近星際空間→銀河系→本星系群→室女座星系團→室女座超星系團→室女座超星系團附近超星系團→可觀測宇宙。

美國國家無線電天文台

美國國家無線電天文台（National Radio Astronomy Observatory，NRAO），建有全球三大知名望遠鏡：100 公尺口徑的綠岸望遠鏡（Green Bank Telescope，GNT）、由 27 台 25 公尺口徑天線組成的甚大天線陣（Very Large Array，VLA）、以及阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA）。

發現

1996年，Yee等人使用加拿大觀測宇宙學網絡（CNOC）發現了一個原星系候選者，是一個盤狀星系，具有很高的紅移和很高的發光度。後來有人爭論說，令人難以置信的光度是由前景銀河星團的引力透鏡引起的。在2006年，K。Nilsson等人。報告發現發現了一個發出「萊曼」α紫外線輻射的「斑點」。分析得出的結論是，這是一股巨大的氫氣雲，在早期宇宙中墜落到一團暗物質上，形成了一個原恆星系。

2007年，天文學家Michael Rauch等人發現數十個離散的物體發出大量的Lyman-alpha型紫外線輻射時，他們正在使用VLT從星際氣體中搜索信號。他們得出的結論是，這27個天體是起源於110億年前的原星系。

中性氫是形成新恆星和星系的來源

美國天文學家發現了一個微弱的矮星系和另一個可能成為恆星的年輕矮星系，位於大熊星座方向上，在一個風車型星系的邊緣附近。天文學家還通過綠岸射電陣列等望遠鏡對M101星系中的中性氫進行調查，中性氫被認為是形成新恆星和星系的來源。科學家表示，這可能是有史以來第一次發現的真正的原星系，其產生的引力甚至可以從較大的星系中拖拽氣體和其他物質，進而納入自身的引力範圍內。

天文奇觀

14個星暴星系的大合併

地表最強望遠鏡之一阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA）便發現此驚人事實，於距離地球 124 億光年外的原星團（Protocluster），也就是宇宙大爆炸後僅僅 14 億年，觀測到當時 14 個星系正在準備合併，他們最終將成為一個巨大星系團的核心骨幹。這個特殊原星團名為「SPT2349-56」，最初由美國國家科學基金會的南極望遠鏡（The South Pole Telescope，SPT）在 2010 年觀測到，ALMA 後續從中分辨出至少 14 個物體（星系）激烈瘋狂的速度形成恆星，研究人員估計比銀河系還要快 1,000 倍。。

美國國家無線電天文台發布構成原星團 SPT2349-56 的 14 個星暴星系。將強強聯合成一個巨大星系團的核心，《BBC》報導，這個星系團規模可能與后髮座星系團（Coma Cluster）差不多，確認擁有 1,000 個以上的星系，質量是太陽質量的 10 兆倍。這項發現無疑成為宇宙極端案例代表，但具有相當開創性，對於了解宇宙結構如何增長拼湊非常重要，預計將帶來後續大規模研究、可能引領科學家推出全新假設。研究已發表在《自然》（Nature）期刊。

影片

Gravitational lensing of the distant SPT0418-47 galaxy (schematic)SPT0418-47遙遠星系的引力透鏡（示意圖）

動畫示意"轉動的噴流"

Artist’s impression of ancient galaxy megamerger 藝術家對古代銀河巨人合併的印象