天文學家看到110億年前稱為宇宙火環的碰撞環狀星系


天文學家已經捕獲了一種超稀有星系的圖像,稱為宇宙火環,就像它存在於110億年前一樣。這個星系大約具有銀河系的質量,是圓形的,中間有一個洞,就像特大甜甜圈(titanic doughnut)一樣。它的發現顛覆有關銀河系最早形成及其發展原理的理論。

澳洲研究委員會卓越全天三維天體物理學中心(Australian Research Council Centre of Excellence in All Sky Astrophysics in 3 Dimensions)首席研究員,華裔女天文學家袁天天(Tiantian Yuan 譯音)博士表示,這是很陌生我們從未見過非常奇怪的天體。

這個名為R5519的星系,距太陽系一百一十億光年。其中心的孔確實很大,直徑比地球和太陽之間的距離長二十億倍。換句話說,它比梅西爾87(M87 或者 NGC 4486)星系的超大質量黑洞的直徑大三百萬倍,後者在2019年成為有史以來第一個直接的影像。

袁天天博士與來自澳洲、美國、加拿大、比利時和丹麥硏究團隊合作,使用夏威夷凱克天文台(WM Keck Observatory)收集的光譜數據和美國太空總署哈勃太空望遠鏡記錄的圖像來識別異常結構。袁天天博士指出,它的恆星形成速度是銀河系的五十倍,大部分活動都發生在它的環上,因此它確實是一團火光。

有證據顯示,它是一種稱為碰撞環星系類型,這使它成為宇宙早期的第一個星系。環狀星系有兩種:一種是由於內部過程,較常見的類型形式。另外一種由大碰撞形成,是由其它星系的激烈和暴力相遇而形成。

碰撞環星系類型比內部形成的類型罕見一千倍。更遠的R5519的圖像來自大約一百零八億年前,也就是大爆炸之後三十億年,所以碰撞環星系一直非常罕見。研究R5519將有助確定螺旋星系何時開始發展,通過宇宙時間限制環形星系的數量密度也可以用來限制局部類星系群的組裝和演化。這個發現對於理解銀河系等的星系是如何形成的具有啟示意義。

環形星系的碰撞形成需要在受害者星系中存在薄恆星盤,然後才能發生碰撞。薄恆星盤是螺旋星系的基本組成部分:在組合之前,這些星系處於無序狀態,尚未被識別為螺旋星系。在這個環形星系的情況下,我們正在回顧一百一十億年的早期宇宙,那時薄恆星盤只是組合在一起。相比之下,我們銀河系的薄恆星盤大約九十億年前聚集。這一個發現顯示,螺旋星系中的恆星盤聚集發生的時間比以前想像的要更長。

【圖、文:節譯自澳洲研究委員會卓越全天三維天體物理學中心2020年5月25日新聞公佈;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在2020年5月25日出版的《自然-天文學》期刊

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