在深空發現類似銀河系的星系令天文學家困惑不已

2020-08-12 cnBeta

120億年前，當整個空間還只是一個剛剛起步的嬰兒宇宙時，一個讓人聯想到銀河系的年輕星系正在宇宙深處煥發出勃勃生機。天文學家通常認為這個早期宇宙是一個混亂的地方，是一個極端的環境，星系是不穩定的，暴力的。新的研究表明，這些假設可能是不正確的，並且為星系如何形成提供了新的見解。

在周三發表在《自然》雜誌上的一項新研究中，智利阿塔卡馬大毫米/亞毫米波陣列（ALMA）對SPT-S J041839-4751.9（簡稱SPT0418-47）的觀測結果顯示，這個嬰兒星系的特徵與我們自己更成熟的銀河系相似。來自該星系的光線花了120億年才到達我們這裡。這意味著天文學家正在回望一個在宇宙誕生後不到15億年就形成的星系。

之前的建模和觀測結果讓天文學家推測，宇宙誕生後的那段時間是動蕩不安的。早期的星系很可能是互相撞擊、合併，形成大而無序的恆星團。它們不應該穩定下來成為整齊的、平坦的圓盤。但SPT0418-47卻做到了，這是一個相當大的驚喜，顛覆了我們對宇宙早期宇宙活動的一些信念。

這一結果代表了星系形成領域的突破，表明我們在附近的螺旋星系和銀河系中觀察到的結構在120億年前就已經存在了，因為SPT0418-47離我們很遠，所以在天空中很難找到它，因為它的光線很微弱。為了找到並描述SPT0418-47，研究小組利用了一種被稱為 "引力透鏡 "的現象。來自遙遠星系的光並不是沿著直線傳播到地球的--它在來的路上受到引力的影響。當它傳到我們的望遠鏡時，附近的星系會扭曲和重塑來自更遙遠星系的光。

但透鏡可以幫助探測。利用這項技術和ALMA望遠鏡，研究人員能夠放大來自SPT0418-47的光線，並提高解析度來觀察這個年輕星系的特徵。透鏡的效果意味著ALMA獲得的圖像顯示SPT0418-47是一個咄咄逼人、火熱的索倫之眼型環，是一個包含數十萬顆恆星的完美光圈。

研究小組利用計算機建模技術，將SPT0418-47的引力透鏡、環形圖像，重建了如果我們的望遠鏡足夠強大，自己能看到那麼遠的星系會是什麼樣子（如下視頻所示）。建模以一種令人驚訝的方式重塑了這個星系。重建顯示，SPT0418-47並沒有我們習慣在銀河系中看到的大型螺旋臂，但它確實有一個圓盤和中心的巨大隆起，

它的質量只有銀河系的25%，大小只有銀河系的一半。但它在身材上的不足，卻在星力上得到了彌補。SPT0418-47恆星形成率相當於我們350個太陽的質量，Martell稱之為 "巨大"。她指出，相比之下，銀河系的恆星形成率每年只有1.6個太陽質量。西蒙娜-維蓋蒂指出，如此之大的恆星形成率 "相當令人費解"，因為它標誌著SPT0418-47是一個高能量過程的場所。據推測，這將導致更多的無序，但SPT0418-47即使在所有這些活動中仍然保持冷靜和平靜。

這個年輕的星系不會像我們今天熟悉的那些星系一樣，演化成銀河系型的螺旋星系。相反，研究人員認為它將會成為像Messier 87那樣的橢圓星系，在那裡拍攝到了第一個黑洞的圖像。

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