人類在遙遠宇宙深處，發現本不該存在的星系，許多未知即將破解

2020-08-10 坤園自留地

天文學家已經發現了一個巨大的盤狀星系，與我們的星系不同，它形成於125億年前，那時我們138億年前的宇宙僅是其當前年齡的十分之一。但是根據科學家對銀河系形成的了解，這與遙遠的宇宙無關。

這一發現對天文學家如何思考早期宇宙中的星系形成提出了挑戰。

它被稱為銀河系DLA0817g，但在已故的四位作者中有三位的前博士生亞瑟·沃爾夫（Arthur M. Wolfe）之後，天文學家將其暱稱為沃爾夫圓盤。由於智利的Atacama大毫米/亞毫米望遠鏡陣列（稱為ALMA），它代表了他們所觀察到的最遠的旋轉盤星系。

根據他們的觀察，星系盤的質量是太陽的700億倍。它也以每秒170英裡的速度旋轉，這類似於我們的銀河系。但是，具有穩定，結構良好的盤狀星系的星系，例如銀河系是逐漸形成的，並出現在宇宙的時間軸的後面，有些年代可追溯到大爆炸之後的60億年。

在大爆炸之後的早期，宇宙在很大程度上是一片空白。最終，這之後是非常混亂的星系形成。小型星系合併並與熱氣團塊一起墜毀。

「我們在宇宙早期發現的大多數星系看起來像火車殘骸，因為它們經歷了一致且經常是&39;的合併，」德國海德堡馬克斯·普朗克天文學研究所首席研究員，博士後研究員馬塞爾·尼勒曼說。聲明。「這些熱合併使我們很難形成有序的冷旋轉盤，就像我們在當前宇宙中觀察到的那樣。」

該研究本周發表在《自然》雜誌上。

那麼，在這個動蕩的時期內，如何形成一個結構良好的旋轉盤星系呢？研究人員得出結論說，這個星系形成並成長了，以另一種方式被稱為冷模積聚。

天文學家對星系形成了解的大部分內容都是基於層次結構。最初，暗物質的暈輪狀結構吸取了氣體，暗物質是暈輪狀的結構，它是宇宙中很大的，看不見的部分，其對周圍物質的影響而聞名。合併產生了更大的可能形成恆星的東西，並最終誕生了一個星系。

暗物質暈暈吸入的氣體由於碰撞而被加熱，一旦冷卻，它將形成磁碟，這可能會發生數十億年。

但是在寒冷的情況下，冷得多的氣體被吸入一個新的星系中，並允許更快地形成一個圓盤。

加利福尼亞大學聖克魯斯分校的研究合著者，天文學和天體物理學教授J. Xavier Prochaska說：「我們認為沃爾夫圓盤的生長主要是通過穩定增加冷氣來實現的。」 「不過，仍然存在的問題之一是如何在保持相對穩定的旋轉磁碟的同時組裝如此大的氣體。」

研究人員還使用了哈勃太空望遠鏡和美國國家科學基金會的新墨西哥州卡爾·詹斯基超大型無線電天線陣列的數據來了解星系中正在發生什麼樣的恆星形成。

Prochaska解釋說：「沃爾夫圓盤中的恆星形成率至少比我們自己的銀河系高10倍。」 「它一定是早期宇宙中生產力最高的盤狀星系之一。」

Neeleman和他的同事於2017年首次使用ALMA發現了沃爾夫圓盤，當時一個類星體發出的光穿過了銀河系周圍的氫氣並將其暴露出來。類星體，通過望遠鏡看起來有點像一顆恆星，實際上是一個遙遠的物體，它發射大量能量，可能是由掉落在銀河系中心黑洞上的物質提供動力的。光線幫助他們識別出這個正常的星系，而不是非常明亮的星系發出的直接光。

否則，遙遠的星系是如此微弱，因此很難觀察到。但是，當望遠鏡，星系和類星體對準時，這種使用類星體的「吸收」光方法可能會發生，這是罕見的-除非像這樣的星系在早期宇宙中更常見。

尼勒曼說：「我們使用這種方法發現了沃爾夫圓盤這一事實告訴我們，它屬於早期存在的正常星系群體。」 「當我們對ALMA的最新觀測結果令人驚訝地表明它正在旋轉時，我們意識到早期的旋轉盤狀星系並不像我們想像的那麼罕見，而且應該有更多的旋轉星系。感謝ALMA，我們現在有了明確的證據它們早在大爆炸之後的15億年就發生了。」

需要進一步的研究和觀察以了解這種冷的星系形成方法在早期宇宙中有多普遍。

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