星系是通過從周圍環境中積累氣體並將其轉化為恆星而成長的，但這一過程的細節仍然模糊不清。夏威夷W. M.凱克天文台利用凱克宇宙網絡成像儀(KCWI)進行的最新觀測，提供了迄今為止最清晰、最直接的證據，表明冷氣體絲螺旋進入年輕星系，為恆星提供燃料。加州理工學院物理學教授、《自然天文學》2019年7月1日發表該研究的新論文主要作者克里斯多福·馬丁說：我們第一次看到氣體絲直接螺旋進入星系。
這條氣體管道維持著恆星的形成，解釋了星系是如何在非常快的時間尺度上形成恆星。多年來，天文學家們一直在爭論氣體是如何進入星系中心的。當它與周圍的熱氣體碰撞時，它會急劇升溫嗎？或者它是沿著薄而密的細絲流進來，保持相對的低溫？現代理論表明，答案可能是兩者兼而有，但直到現在，證明這些冷氣流的存在仍然是一個主要挑戰，KCWI由加州理工學院設計和製造，是一款最先進的光譜成像相機。
它被稱為積分場單位攝譜儀，它可以使天文學家拍攝圖像，使圖像中的每個像素都包含分散的光譜。KCWI於2017年初安裝在凱克，是宇宙網絡成像儀(CWI)的繼承者，該儀器自2010年以來一直在聖地亞哥附近的帕洛瑪天文台運行。
KCWI的空間解析度是CWI的8倍，靈敏度是CWI的10倍。加州理工學院高級儀器科學家，合著者馬特·馬圖謝夫斯基說：建造KCWI的主要動力是理解和表征宇宙網絡，但是這個儀器非常靈活，科學家們已經用它來研究暗物質的性質，研究黑洞，並改進我們對恆星形成的理解，。
自從馬丁讀研究生時，就對星系和恆星是如何從太空中纖細的細絲網絡（也就是所謂的宇宙網）中形成的問題著迷。為了找到答案，他領導了建造CWI和KCWI的團隊。團隊利用KCWI獲取了兩個活躍星系的數據，這兩個星系被稱為類星體，分別名為UM 287和CSO 38，但他們想研究的並不是類星體本身。這兩個類星體附近都有一個巨大的星雲，比銀河系還大，由於類星體的強烈光照，所以可以看到。
通過觀察氫在星雲中發出的光（特別是一種叫做氫萊曼-阿爾法的原子發射線）能夠繪製出氣體的速度。從之前在帕洛瑪的觀察中，研究小組已經知道星雲中存在旋轉的跡象，但凱克的數據揭示了更多。當以前使用帕洛瑪的CWI時，能夠看到一個旋轉的圓盤狀氣體，但無法辨認出任何細絲。現在，隨著KCWI的靈敏度和解析度提高，有了更複雜的模型，可以看到這些物體是由連接在一起的細絲流入的氣體提供，這是強有力的證據，表明宇宙網與這個圓盤相連並為其提供燃料。
研究團隊建立了一個數學模型來解釋在氣體中看到的速度，並在UM287和CSO38以及一個模擬星系上進行了測試。花了一年多的時間才建立起數學模型來解釋氣體徑向流動，成果是，被這個模型的工作效果震驚了。這些發現為星系形成的冷流模型，提供了迄今為止最好的證據，該模型基本上是說，冷氣體可以直接流入形成星系，並在那裡轉化為恆星。在這個模型開始流行之前，研究人員曾提出星系吸收氣體並將其加熱到極高的溫度。
從那裡，氣體被認為逐漸冷卻，為恆星提供穩定但緩慢的燃料供應。研究證明，遙遠星系產生恆星的速度非常高——太快了，以至於無法用熱氣體的緩慢沉降和冷卻來解釋，而熱氣體是年輕星系燃料的首選模型。多年來，已經獲得了越來越多的證據來證明冷流模型，研究人員給這個模型的新版本起了個外號叫『冷流吸氣』，因為看到了氣體中的螺旋圖案。
凱克天文台首席科學家約翰•奧米拉表示：這類測量正是我們想用KCWI進行的科學研究。結合了凱克望遠鏡的大小、強大的儀器和最佳觀測天文的位置，來推動可能觀察到的邊界。看到這一結果尤其令人興奮，因為直接觀測流入量一直是測試星系形成和演化模型能力中缺失的一個環節，都迫不及待地想看看接下來會發生什麼。新研究，由美國國家科學基金會(NSF)、凱克天文台、加州理工學院和歐洲研究委員會資助。
博科園｜研究/來自：加州理工學院
參考期刊《自然天文學》
DOI: 10.1038/s41550-019-0791-2
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