哈勃太空望遠鏡30年來的重要成果（二）

2020-08-26 寒蕭99

哈勃望遠鏡給予了天文學家們比以前任何時候都更好的觀測宇宙的機會，可以分辨出更為細緻的細節，顯示出它們之間的差異和聯繫。與其他所有的望遠鏡一樣，由於宇宙中的距離，我們所觀測到的天體都不是今天的樣子，而是在數百萬到數十億年前發出來的光，穿越了宇宙空間之後到達我們這裡。

因此，我們看到的星系距離越遠，也就說明看到的時間越早。哈勃望遠鏡通過觀測一系列不同距離的星系，可以幫助我們拼湊出星系是如何隨著時間演化的。此外每一個星系都有自己獨特的演化史，哈勃觀測到的一些星系顯示了其中心區域存在的巨型黑洞在星系演化中所起到的作用。

UGC 12591屬於混合型星系，既像透鏡型星系，又具有旋渦星系的旋臂

而在另一些星系中，則發現了恆星的誕生、演化和死亡，以及在星系之間是如何相遇並引發恆星誕生的一些事件，還有一些星系展示了它們如何聚集成巨大的星系團，從而形成了宇宙中最大的結構。

隱藏在星團背後的超古老星系

在利用哈勃望遠鏡觀測銀河系一個星團內的恆星時，天文學家偶然發現了一個意想不到的東西：一個隱藏在星團明亮恆星背景後面的微弱的矮星系。這個星系最大的跨度只有3000光年，是銀河系的幾十分之一，亮度只有銀河系的千分之一。這個星系後來以發現小組的組長的名字命名，叫做&34;（Bedin I）,距離我們約3000萬光年，可以說這個距離並不是很遙遠。

但是比較特殊的是，貝丁1號是一個相對孤立的星系，距離它最近的星系也有200萬光年。根據對星系內恆星的觀測，顯示這個星系非常古老，大約有130億年，也就是幾乎和宇宙本身一樣古老。這種特質，使其成為宇宙早期的星系化石。

虛線位置是Bedin I星系，隱藏在球狀星團NGC6752的群星中

被激發造星活動的矮星系

數十億年來，兩個微小的矮星系各自在一個相對空曠的空間中過著安靜的生活，遠離其他因合併而引發新恆星形成的星系。但是，在大約1億年前，這兩個平靜的星系也加入到這一行動中來，並突然開始以兩倍於之前的速度產生新的恆星。

這兩個星系被稱為雙魚座A和B星系，最初被發現是由地面射電望遠鏡探測到的緻密小氫氣團，但經過哈勃望遠鏡證實，這兩個是矮星系。這兩個星系距離我們為1900萬和3000萬光年之外，形成恆星的活動是直到最近才開始的。由於恆星的形成物質主要是氫，我們觀測到星系中氫的含量也是足夠高的，這說明這些星系中含有的氫如其他星系是一樣的。

之所以之前未發生恆星的生成，是因為星系一直處於一個相對空曠的空間中，沒有外界的星系際氣體促使其恆星的形成。而如今，它們應該正進入一個更富有氣體的環境中，似乎位於一條稠密氣體帶的邊緣附近，這條氣體帶很可能與星系發生相互作用，從而引發了星系中恆星的新一輪誕生。

左邊是雙魚座A，右邊是雙魚座B，大約在1億年前開始了一輪造星運動

發生在罕見的扁平狀矮星系中的造星運動

一場恆星誕生的景象正發生在距離我們8200萬光年以外的矮星系Kiso 5639中，這個星系的形狀像一個扁平的煎餅，是銀河系附近罕見的拉長星系的例子，但這種星系在遙遠的宇宙深處卻較為常見，在哈勃的超深場觀測中，發現遙遠的宇宙深處大約有10%的星系都具有細長的形狀。

不過，在附近的星系中，這種形狀的星系卻非常少見。哈勃望遠鏡拍攝了該星系頭部位置恆星的詳細圖像，範圍超過2700光年，在那裡發現了幾十個平均年齡不到100萬年的星團，它們的質量是星系中其他星團的3~6倍。在星系的其他區域，恆星形成的規模要小得多，而且星團的年齡也要大得多。天文學家認為，在不到100萬年前，Kiso 5639的前沿遇到了一條氣體帶，這條氣體帶向星系中輸入了大量的新物質，並引發了一系列恆星的誕生。

Kiso 5639的頭部粉紅色的為氫氣的光芒，顯示正在生成新的恆星

橢圓星系如何保持造星的循環運動

哈勃望遠鏡利用其紫外波段探測，揭示了在巨型橢圓星系中熾熱的藍色恆星是如何形成的，這些觀測有助於解釋那些大型星系是如何在恆星形成的高峰期之後繼續製造恆星的。

結合哈勃望遠鏡和其他望遠鏡的觀測，天文學家發現這些橢圓星系中的黑洞、噴流等現象與恆星生成都是星系自我調節周期的一部分。恆星的形成需要冷卻的氣體塵埃，然而從星系中心的黑洞噴射出的高能噴流卻加熱了周圍的氣體，減緩了氣體冷卻並重新落入星系形成恆星的速度。

當向外流動的氣體冷卻時，黑洞的活動又加熱了星系周圍的其他氣體，從而阻止了整個氣體包層更快的冷卻。如果噴流提供了過多的熱量，就會有更少的氣體冷卻落入星系。由於這些噴流是黑洞周圍的氣體提供的，這同時也就減少了噴流的原料供應，並最終削弱了噴流。

但如果氣體過多的被冷卻，那麼就會有更多的物質落入星系，而這樣就增加了黑洞附近的物質原料，這樣的話噴流又會增強。就這樣形成了一種自然循環，成為星系恆星形成的一種調節系統。

這些紫外圖像顯示了六個橢圓星系的恆星形成鏈

在銀河系附近發現的一個星系遺蹟

哈勃望遠鏡在銀河系附近發現了一個幾乎在過去100億年中都沒有變化的星系，這個星系就是NGC1277。其實在很早以前，這個星系產生新恆星的速度比如今的銀河系快了上千倍，但是由於某種原因，這一系列的造星活動提前結束了。

在哈勃望遠鏡中，這個星系的恆星變老變紅，這是老年恆星的樣子。之前我們只在遙遠的宇宙中發現了這種老年的星系，卻從來沒有在僅僅2.4億光年的距離上發現過這樣的星系。因此，觀察NGC1277可以讓天文學家有機會近距離的研究這樣一個老年的星系。

哈勃望遠鏡觀測了NGC1277中的球狀星團，發現所有的球狀星團都是紅色且富含金屬的，而在大多數的星系中應該既含有紅色的富含金屬的球狀星團，也含有藍色的貧金屬的球狀星團。天文學家認為，紅色星團是與星系一起形成的，而藍色星團是在星系吞噬矮星系後形成的。缺乏藍色星團則說明NGC1277從未吞噬過矮星系而保持增長，由於缺乏製造新恆星所需要的物質，所以星系可能停止了新恆星的生產。

NGC1277在英仙座中，距離我們2.4億光年

類星體噴發的能量哪裡來

作為號稱宇宙中最亮的燈塔的類星體，其展現出的能量可達到太陽的億萬倍。然而，這些燈塔是如何點燃的呢？天文學家曾推測，兩個星系之間的合併可能會引發這種超強的爆發，但類星體強烈的光輝則淹沒了其伴生星系的光線，並使得合併的跡象難以被發現。

天文學家利用哈勃望遠鏡的紅外照相機，對被塵埃遮擋的類星體進行了觀測，以便更好的觀測類星體周圍的環境。觀測結果顯示，不規則星系的碰撞確實是通過為這些類星體中心的黑洞提供燃料而產生的。類星體之所以會發光，是因為在合併過程中的引力擾亂了單個星系中的氣體，並使其落入超大質量的黑洞。當黑洞周圍的吸積盤區域充滿了物質後，黑洞就會將這些物質轉化為輻射噴泉，成為宇宙中耀眼的能量爆發。

上面是5個超亮的類星體，下面是消除光芒後的圖像，可以看到星系碰撞的跡象

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