30多年前，红外天文卫星发现宇宙中有许多极其明亮的星系，有些比我们的银河系还要亮一千多倍，但实际上它们在可见光波段是看不见的。这些星系是由“深埋”在尘埃和气体云中的恒星形成爆发提供动力。灰尘吸收紫外线，同时辐射红外线波长。在许多情况下，这种超活跃是由星系间的碰撞碰撞引发，碰撞碰撞促进了星际气体坍缩成新的恒星。
星系之间的碰撞很常见，大多数星系在其一生中可能都经历过一次或多次碰撞，这使得这些相互作用成为星系演化和宇宙中恒星形成的一个重要阶段。例如，银河系被引力束缚在仙女座星系上，正以每秒50千米的速度接近仙女座星系，在局部宇宙中，目前约有5%的星系处于合并状态，星系合并通常可以很容易地通过它们产生的可见形态扭曲来识别，比如从星系盘中扫出的潮汐尾巴。然而，并不是所有红外发光星系都有这样的扭曲现象。
对于早期宇宙时代的研究来说，识别(和分类)合并的问题变得尤为棘手。那时恒星的形成速度远高于今天，而那时星系的合并速度也更高。此外，正是因为这些星系的亮度如此之高，它们才更容易在深度星系调查中被发现。但是，遥远宇宙中的星系太遥远了，无法探测到潮汐臂之类的空间信号(至少用目前的望远镜是这样)。除了合并引发的恒星形成，其他过程也有可能照亮了这些明亮的星系，例如，超大质量黑洞的吸积可以释放大量紫外线辐射。
由于这种情况，仅凭光度测量来估计早期宇宙中的恒星形成可能是不正确的。CfA天文学家Lars Hernquist是计算机模拟星系合并的先驱。几年前，他和同事制作了一个大型模拟宇宙中星系形成和演化的模型，叫做illustration。在一篇基于Ilustris合并星系模拟图像的新论文中，天文学家们提出了一种方法来帮助识别系统何时合并。用模拟的哈勃和詹姆斯韦伯太空望远镜合成了大约100万幅图像。然后寻找合并的常见形态指标。
同时开发了一种算法，成功地识别出了大约70%的完整程度合并，距离可达850亿光年(目前的距离值)，与大爆炸后20亿年的光相对应。该算法的结果表明，与强中心浓度(或隆起)相关的空间特征对选择过去的合并最为重要，而双核和不对称对选择未来合并最为重要(即在未来2.5亿年的某个时候)，新算法将特别有价值的应用于未来韦伯观测到非常遥远的合并。
博科园｜研究/来自：哈佛史密森尼天体物理中心
参考期刊《皇家天文学会月刊》
DOI: 10.1093/mnras/stz1059
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