宇宙中最亮星系是鄰近至少三個較小型的星系餵養出來
根據最新研究顯示:宇宙中最亮星系是被鄰近至少三個較小型的星系餵養出來的,更正確的說,這個最亮星系其實像個吸血鬼,掠奪了它的鄰近星系近半以上的物質而成長茁壯。這個編號為W2246-0526的最亮星系距離地球約124億光年,當時的宇宙年齡大約僅有現在的十分之一左右。
W2246-0526是美國太空總署的廣域紅外線巡天探測衛星(Wide-field Infrared Survey Explorer,簡稱 WISE)於2015年發現的。W2246-0526並不是已知最規模最大或質量最大的星系,但卻是最亮的星系,在紅外波段的亮度,相當於太陽的350兆倍之多。
在先前的觀測中,天文學家已知W2246-0526鄰近有三個伴星系,但沒有證據證明這些伴星系和W2246-0526彼此間有交互作用。然而,智利聖地牙哥迭戈波塔萊斯(Diego Portales)大學的坦尼奧·迪亞茲-山度士(Tanio Díaz-Santos)等人利用阿卡塔瑪毫米/次毫米電波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,簡稱 ALMA)深入觀測後,在其周圍發現數道從鄰近小型星系拖曳至W2246-0526的跨星系物質流(trans-galactic streamers),星系併吞在宇宙中是相當常見的現象,雖然W2246-0526是至今已知這類星系併吞事件中最遠的,但卻是第一次在宇宙早期直接拍攝到同時有多個星系發生這樣的事件。
迪亞茲-山度士等人估計:這些物質流主要是氣體,其所包含的總質量,大概跟這些小型星系本身的總質量相當。而W2246-0526吞噬的大量氣體,足以讓W2246-0526持續誕生新恆星並餵養該星系中心的超大質量黑洞達數億年之久。
這個星系之所以這麼明亮,並非來自個別恆星集合的光,而是來自中心超大質量黑洞周圍的吸積盤。這個吸積盤體積雖小,但卻相當活躍,盤中氣體物質繞著中心黑洞旋轉並逐漸落入黑洞的過程中被加熱到極高溫的狀態而釋出大量能量。這些釋出的能量被周圍的塵埃吸收後重新向外發出的輻射將落在紅外波段,所以W2246-0526才會在紅外波段這麼明亮;這類在紅外波段極端明亮的星系屬於一種相當罕見的類星體(quasar),稱為「熱塵蔽星系(Hot, Dust-Obscured Galaxies)」,有個有趣的簡稱為熱狗星系(Hot DOGs)。目前已知約每三千個WISE觀測到的類星體中,只有一個是熱狗星系。
不過,W2246-0526這樣的暴飲暴食可不好,由於吞得物質數量太過龐大,反而會導致W2246-0526自我毀滅。先前研究顯示:從伴星掠奪而來的氣體物質,如果沒有都轉化成形成新恆星的材料,W2246-0526中心超大質量黑洞形成的活躍星系核(active galactic nucleus,簡稱 AGN)最終也會拋棄絕大部分的能量。
這個研究可不能止步於此。研究團隊成員蔡肇偉(Chao-Wei Tsai)的另一研究工作中曾估計W2246-0526中心超大質量黑洞約含四十億倍太陽質量。超大質量黑洞的質量大小會直接影響到活躍星系核有多亮,但在W2246-0526的亮度卻比這個質量大小的黑洞可達的亮度還亮三倍左右。所以,迪亞茲-山度士等人和蔡肇偉等人還得繼續取得其他觀測資料,以便解決這個矛盾的問題。
【圖:美國國家射電天文台;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】 研究全文刊登在已經出版的《科學》期刊