宇宙黎明时期由 $\geq$15 个致密恒星形成团块组成的原始旋转盘

早期星系形成由暗物质和气体组装发起，通过频繁的并合和反馈过程演化为动力学炽热、混沌的结构。相比之下，动力学寒冷、平滑的旋转盘仅在宇宙大爆炸后 14 亿年的大质量演化星系中被观测到，这表明早期宇宙中存在快速的形态和动力学演化。探究这种演化机制需要对年轻星系进行研究，然而努力一直受到灵敏度和空间分辨率观测限制阻碍。在此，我们报告了对一个强透镜且五重成像的低光度年轻星系（ dubbed the Cosmic Grapes）的高分辨率观测，该星系位于红移 $z=6.072$ 处，即大爆炸后 9.3 亿年。通过引力透镜放大，该星系被解析为至少 15 个独立的恒星形成团块，其有效半径为 $r_{\rm e}\simeq$ 10--60 秒差距 (pc)，占据了星系总通量的 $\simeq$ 70\%。冷气体发射揭示了一个平滑的底层旋转盘，其特征为高旋转与随机运动比率以及引力不稳定状态 (Toomre $Q \simeq$ 0.2--0.3)，具有高表面气体密度，可与局部尘埃星暴相比拟，约为 $\simeq10^{3-5}$ $M_{\odot}$/pc$^{2}$。这些气体性质表明，众多的恒星形成团块是通过具有弱反馈效应的盘不稳定性形成的。Cosmic Grapes 的团块性显著超过了后期星系的团块性以及当前对早期星系模拟的预测。我们的发现为内部星系子结构及其与早期形成阶段所涉及的底层动力学和反馈机制的关系提供了新的视角，可能解释了早期宇宙中观测到的丰富亮星系以及暗物质核 - 尖点问题。