哈勃望遠鏡拍到不可能的「宇宙之眼」，連NASA都無法解釋

來源：新智元

【導讀】近日，美國宇航局發布了一張由哈勃望遠鏡拍攝的星系圖片，這個神秘的「宇宙之眼」擁有幾乎完美的對稱性，「大環包小球」的造型令人嘆為觀止。這就是69年前首次被發現的「霍格天體」，但它究竟是如何形成的還是未解之謎。

「當你凝視深淵時，深淵也在凝視你。」宇宙對我們人類來說，就是一個未知的深淵。

近日，美國宇航局發布了一張令人嘆為觀止的星系圖片，這個星系外層是一個完美的環形，內層是一個發光的圓，合在一起組成了一個「漩渦」，分分鐘要把我們吸進去。

伴隨這張圖片的還有一個問題：這是一個還是兩個星系？

1950年，當天文學家阿瑟·霍格（Arthur Hoag）偶然發現這顆不尋常的銀河系外天體時，這個問題開始浮現。它的外圍是由明亮的藍色恆星組成的環狀物，而中心處的圓球則主要是由許多可能較老的紅色恆星構成。介於兩者之間的是一道幾乎完全黑暗的裂縫。雖然這些類似的天體已被識別出，並被歸類為環狀星系，但是「霍格天體」是如何形成的，目前仍是個謎。

這張圖的原始影像由哈勃太空望遠鏡拍攝，最近使用了新的人工智慧去噪算法進行了再處理。

對無線電波的觀測表明，霍格天體在過去的十億年中並沒有吞噬一個更小的星系。霍格天體跨度約10萬光年，位於巨蛇座方向，距離地球約6億光年。在右側可以看到許多遙遠的星系，而巧合的是在裂縫中的七點鐘方向還可以看到另一個更遙遠的環狀星系。

未解之謎：霍格天體是如何形成的？

我們通常認為星系分為兩種主要的形態類型，即螺旋形和橢圓形。螺旋星系有螺旋狀的臂，圍繞著一個中心核，全部嵌入一個包含恆星、球狀星團和暗物質的暈圈中。橢圓形星系呈橢圓形，從各個角度看起來都是橢圓形。橢圓形中的恆星軌道隨機性更高。當然，並非所有的星系都適合這些類別，並且有時被分類為透鏡狀（介於螺旋形和橢圓形之間的中間類型），奇異的（表示某些不同尋常性質的類型）或僅僅是不規則的。

奇特的星系通常是最有趣的，當然也是最獨特的。它們通常來自兩個星系之間的相互作用，如星系合併。這種交互的結果取決於所涉及的每個星系的結構和屬性，因此每次交互都會導致一些新的和意想不到的結果。

霍格天體就是這些奇特的星系之一。它是一個環形星系，由一個明亮的中心核心組成，周圍環繞著一圈氣體和塵埃，在那裡，年輕的藍色恆星正在形成。

霍格天體（有點像煎蛋？）

還有其他的環狀星系，最著名的可能是車輪（Cartwheel）星系，當另一個更小的星系與它發生碰撞時，它演變成了現在的狀態。這可能是大多數環形星系的形成方式。然而，幾十年來的觀察似乎已經排除了霍格天體也是這樣形成的可能性。

當阿瑟·霍格1950年發現這個星系時，將其描述成一個「完美球形」的行星狀星雲，幾乎完美的對稱性非常令人驚訝。然而，根據對其大小和位置的分析，霍格認為它不是星雲。他提出了一些假設：

1. 這是引力透鏡的一個例子，它將需要相當大的天體。
2. 這是儀器的光學效應。
3. 這是一種新型的pathological星系。

霍格認為，在這些問題中，銀河系的解決方案是最有可能的。其他研究小組的進一步觀察支持了這一理論。然而，一個重要的問題仍然存在：霍格天體是如何形成的？

吸積假說（accretion hypothesis）

1987年，Schweizer等人試圖解答這個問題，他們使用了兩架望遠鏡觀察。他們的觀測結果表明，環和核具有相同的徑向速度和距離，這意味著它們相互關聯。此外，他們還發現兩個結構的旋轉方向相同，這是另一個關鍵連接。

Schweizer等人用不同濾鏡拍攝的霍格天體的圖像

這些數據似乎排除了碰撞假說。反覆觀察表明，附近沒有其他星系可能引起這種環的形成。作者指出，唯一的可能性是核本身，換句話說，核和環是兩個獨立星系的殘餘物，但是幾乎相同的徑向速度讓這不可能。

此前，Brosch在1985年提出的一個不同的假說，即銀河系最初是一個棒旋星系，幾十億年前棒旋星系的不穩定性破壞了內部結構。但是，Schweizer等人認為除非有其他的原因，這種假說是不太可能的，因為對象的中心是球狀的，而棒旋星系的核心是圓盤狀的。他們還得出結論，在此期間，核心不太可能從圓盤形演變為橢球形。

Schweizer等人提出了一個新穎的假設，即霍格天體在被他們稱為「重大吸積事件」之後演變為當前狀態。本質上，與另一個星系的相互作用（儘管不是合併或碰撞）可能會將大量質量轉移到霍格天體上。吸積最有可能導致一個環的形成，而不是其他形狀。由於沒有其他結構性殘留物，例如潮汐尾(tidal tail)，使得該事件的發生時間至少在過去20-30億年。

當前懸而未決的問題

雖然我們有大量的環狀星系，但霍格天體仍然與眾不同。一個無法解釋的特性是它的極端圓度。核心可能是球狀的（甚至不是橢圓形的），環本身是非常圓的。這非常奇怪，而且是在大多數其他環星系中看不到的。這一完美形狀可能與霍格天體的形成有關。

另一個未解決的問題是星系的年齡。目前的大多數假設認為，破壞性事件發生在過去的20-30億年。通過對星團和環中氣體的分析，可以讓我們更好地了解年齡嗎？它們會證實吸積假說嗎？這是可能的，儘管也有可能更多的觀察會得到更多的假說。

參考連結：

https://apod.nasa.gov/apod/ap191127.html

https://medium.com/look-upwards/how-did-hoags-object-form-731c9afac4d4

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編輯：Zero