一百一十億年前的宇宙火環:早期的宇宙結構是如何形成的?

2020-12-19 小科技改變大未來

天文學家捕捉到一種非常罕見的星系的圖像——被稱為「宇宙火環」——它存在於110億年前。

這個星系的質量大致相當於銀河系,是一個中間有個洞的圓形星系,有點像一個巨大的油炸圈餅。這一發現發表在《自然天文學》雜誌上,將顛覆有關星繫結構最早形成及其演化方式的理論。

澳大利亞全天空天體物理研究中心的首席研究員袁天田博士說:「這是一個我們以前從未見過的非常奇怪的物體,但是它看起來既陌生又熟悉。」

這個名為R5519的星系距離太陽系110億光年。其中心的黑洞非常巨大,其直徑是地球到太陽距離的20億倍。換句話說,它比梅西埃87號星系中超大質量黑洞的直徑大300萬倍,梅西埃87號於2019年成為第一個被直接拍照的黑洞。

袁博士說:「它正在以比銀河系大50倍的速度製造恆星,而且它的大部分活動都發生在它的環上,所以它確實是一個火環」。

證據表明,這是一種被稱為「碰撞環星系」的類型,使它成為第一個位於早期宇宙的星系。

環狀星系有兩種。更常見的類型是由內部流程形成的。不過「碰撞環星系」正如名字那樣,是與其他星系猛烈碰撞所產生的結果。

在附近的「本地」宇宙中,它們比內部創造的類型罕見1000倍。比如離我們遠得多的大約來自108億年前R5519的圖像,也就是大爆炸後的30億年。它們表明碰撞環星系一直是極其罕見的。

ASTRO 3D的合著者,來自西澳大利亞國際射電天文研究中心的Ahmed Elagali博士說,研究R5519將有助於確定螺旋星系何時開始發展。

他補充說:「此外,通過宇宙時間限制環狀星系的數量密度也可以用來限制類地星系群的聚集和進化」。

另一位合著者,來自澳大利亞國立大學的肯尼斯·弗裡曼教授說:「這一發現對於理解像銀河系這樣的星系是如何形成的具有重要意義 ,因為碰撞形成的環狀星系需要在碰撞發生前在『受害者』星系中必須存在一個薄圓盤」。

「薄圓盤是螺旋星系的決定性組成部分:在它組裝之前,星系處於無序狀態,還不能被識別為螺旋星系。」

「以這個環狀星係為例,我們回顧了110億年前的早期宇宙,那時薄圓盤剛剛開始聚集。相比之下,我們銀河系的薄圓盤在大約90億年前才開始聚集。這一發現表明,在螺旋星系中,盤狀星系的形成時間比以前想像的要更長」。

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