宇宙最大天體?這個新發現的星系團質量為1000萬億個太陽

2021-01-13 觀察者網

【文/觀察者網 唐莎莎】至少14個星系擠在一個直徑僅約銀河系4倍的區域？近日，天文學家發現了一個巨型原星系團，其現在的質量相當於1000萬億個太陽。

這不僅是人類首次觀測到巨大星系團的誕生，這一星系團還正在形成如今宇宙中最龐大的結構之一。

據《每日科學》網站25日報導，天文學家發現的這個新生的星系團——原星系團（protocluster），距離地球124億光年，如今看到的光線是在宇宙大爆炸14億年後傳向地球的。

藝術渲染圖顯示這些星系互相纏繞 圖自ESO（歐洲南方天文臺）

其中最驚人的是，它由至少14個星系構成，而整體直徑僅為銀河系的4倍。據估算，這一星系團已經「吞噬」了數百個星系，如今的質量相當於1000萬億個太陽。這也意味著它可能是宇宙中最龐大的結構。

該研究發表在今天（26日）的《自然》雜誌上。

《自然》雜誌網站截圖

這一發現在天文學界造成了多大的轟動？

據英國廣播公司（BBC）今天（26日）報導，德克薩斯大學奧斯汀分校研究人員難掩對這一發現的激動之情，評論道：「發現兩個星系聚在一起就已經很不尋常了，和「普通星系」相比，這兩個星系都會很特別且罕見，它們形成恆星的速度要比銀河系快幾百甚至幾千倍。而發現14個星爆星系（starburst galaxy）組成的星系團，還是聞所未聞的。」（觀察者網註：天文學家將形成恆星速率比大多數的星系都要高出許多的星系稱作「星爆星系」。）

BBC報導截圖

《每日科學》介紹稱，該星系團裡的星系以驚人的速度形成恆星，從銀河系速度的50倍到1000倍不等。這比單個星系高得多的速度，表明星系團裡的星系在互相影響，且正在往形成一個巨型星系團發展。

BBC報導截圖

報導解釋道，星系團是如今宇宙中由引力維繫的最大結構，包含成百上千的星系。隨著引力吸收越來越多的物質，星系團將逐漸變大。

那這個高速生成恆星的星系團這到底有多擁擠呢？BBC採訪了聯合作者阿克塞爾·魏斯，他打了個比方——其密度相當於把太陽系八大行星都置於地球和月球之間的軌道。

該星系團的藝術渲染圖，BBC報導截圖

論文作者、耶魯大學在讀博士生蒂姆·米勒解釋稱，天文學家預測，這個星系團應該和后髮星系團（Coma Cluster）差不多大。

至於后髮星系團有多大？魏斯稱，后髮星系團是目前所知的整個近域宇宙（local universe）中最龐大的結構之一。

BBC報導截圖

BBC報導援引米勒的說法稱：「我們剛發現它的時候，只是一個亮點」。「我們知道這個發現是激動人心的，但沒想到這麼壯觀。」

論文聯合作者、紐約Flatiron研究院計算天體物理學中心副研究員克裡斯·海沃德表示：「和以往相比，我們發現的似乎是一個正在形成過程中的星系團，這是我們對星系團的了解中缺失的一環。」

另一論文聯合作者、加拿大達爾豪斯大學天理物理學教授斯科特·查普曼說，為何這一星系團這麼大、形成得這麼快「依然是個謎」。「正如你所能預料的，它不是通過數十億年時間逐漸形成的。」

放大後的原星系團

研究人員首先利用南極望遠鏡和赫歇爾天文臺發現了這一星系團。同時，在智利使用阿塔卡大型毫米/亞毫米天文望遠鏡的研究，也提供了更多驚喜。

「突然之間，出現了3個星系，」查普曼說，「我們發現的星係數量一下子就從3個變成14個。很明顯，這是一次非常有趣的巨型結構行成過程，而非曇花一現」。

天文學家已經開發出一個數字模型，預測在接下來的10億年中，該星系團將如何發展——14個星系將合併成一個巨大的橢圓星系，周圍環繞著星系、恆星和塵埃。

放大後的原星系團

「周圍環境的一些特殊因素導致星系團形成恆星的速度比其他單個星系快得多，」海沃德說，一種可能的解釋是，鄰近星系的引力作用壓縮了星系內的氣體，觸發了恆星的行成。

通過對原星系團的研究，可以更加了解如今的宇宙中存在的星系團，包括如何形成與演化。例如，在現在的星系團的邊緣充滿甚至超1百萬度的氣體。雖然科學家還無法確認這些氣體從何而來，但原星系團的發現或許可以提供線索：在星系團形成過程中，大量新生恆星可能會向星系間的間隙噴出熾熱的氣體。這些氣體的密度不夠足以形成恆星，而是徘徊在星系團中。

查普曼說，更多對原星系團的研究正在進行，並且已經又通過南極望遠鏡發現了2個沒有那麼壯觀的原星系團。

威斯康星大學麥迪遜分校博士艾米·巴傑爾則稱發現這一巨型原星系團為「裡程碑式的」。

「找到如今的星系團的『祖先』，對於研究這一結構在宇宙中如何形成及發展非常重要。」

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