天文學家發現一個超時空火環:它從哪裡來?又要到哪裡去?

2021-02-15 星空天文

星盤的出現時間可能比人們想像的早。

藝術家描繪的「火環」。James Josephides

天文學家在宇宙中發現了一個「超時空火環」，一個極為罕見的環狀星系。

這個星系被命名為R5519，存在於距今大約110億年前的時空中，其質量相當於我們銀河系。它的存在，動搖了與星繫結構早期形成演化有關的現有理論。

R5519中心有一個巨大的圓孔，直徑相當於地球和太陽距離平均值的10億倍，是2019年人們首次直接拍攝到的M87星系中心超大質量黑洞直徑的3億倍。

這個火環還在以比銀河系高50倍的速度瘋狂造星。

有跡象表明，R5519實際上是一種所謂的「碰撞環星系」。它是天文學家在早期宇宙中發現的首個環星系。

宇宙中存在兩種環星系。最常見的環星系是通過內部機制形成的，而碰撞環星系是星系之間暴力衝突的結果。

在距離我們較近的「本地」宇宙中，碰撞環星系只有普通環星係數量的千分之一。R5519距離我們大約108億光年，我們看到的這個星系實際上是宇宙大爆炸後僅30億年時的影像。這在某種程度上表明，碰撞環星系在宇宙中確實極為稀有。

了解碰撞環星系在整個宇宙史背景下的出現概率，可以幫助天文學家研究現代星系群，以及現代星系的形成演化過程。

碰撞環星系的前身星系中，至少要有一個擁有圓盤形的結構。而圓盤形結構是旋渦星系的特徵。旋渦星系出現之前，宇宙中星系的結構大都是無序的，這樣的星系不能被稱為旋渦星系。

因此，R5519實際上存在於距今110億年前，整個宇宙中星系的圓盤剛剛開始出現的時候。與之相比，銀河系的圓盤——銀盤形成於90億年前。所以，這一發現實際上在向我們暗示，作為旋渦星系標誌性特徵的圓盤，可能比我們之前認為的出現得更早。

相關論文發表在5月25日的《自然：天文學》雜誌上。

哈勃太空望遠鏡拍攝的R5519。Tiantian Yuan / Hubble Space Telescope

參考：

A giant galaxy in the young Universe with a massive ring

https://www.nature.com/articles/s41550-020-1102-7

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