世界不思議

具足成年星系形態 新發現幼兒星系異常早熟


2月12日發表於《自然》(Science)期刊的一份研究發現,星系ALESS 073.1在宇宙誕生僅12億年的時候,已經具備了只有相當成熟的星系才有的像位於中心的大鼓包、清晰的旋臂等特徵。現有的星系成形理論對此無法作出解釋。

科學家觀察到的星系有很多形態,大小各異,也有很多不同的顏色,還具有很多不同的結構部件,像星系轉盤、旋臂,以及位於星系中心的「鼓包」等結構。

當代天文學主流理論認為,在宇宙的初期,剛誕生的星系內部是一片混亂無序的狀態,在長期的演化過程中,才能逐步發展出中心的鼓起、旋臂這樣的結構。

這份由英國卡迪夫大學(Cardiff University)引領的團隊,使用阿塔卡瑪大毫米波陣列望遠鏡(ALMA)分析來自宇宙早期的信號探索遙遠、早期的宇宙內的星系。

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因為來自遙遠宇宙地帶的光波信號需要很長時間才能抵達地球,所以望遠鏡看到的這些信號意味著它們是這些星系早期的形象。研究人員稱,ALMA望遠鏡猶如一部「時間機器」,帶他們回到過去觀察宇宙。

這份研究觀察到的是ALESS 073.1星系在宇宙誕生後僅12億年時期的形象。研究稱,這次得到的是有史以來最清晰、最直觀的一份圖像,能夠看到這個星系內部結構的細節。

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「我們發現它有一個巨大的『鼓包』、常規的星系轉盤、甚至可能有幾個旋臂,而這個圖像所處於的時期,是在宇宙僅有今天10%年齡的時期。」這份研究的主要作者萊利(Federico Lelli)說。

「換句話說,這個星系看起來已經成年,可是它應該還只是個兒童。」

合作研究者戴維斯(Timothy Davis)說:「這項了不起的發現對現有的星系演化理論提出挑戰,因為我們認為這些特徵只有非常成熟的星系才會有,年輕的星系不可能具有。」

天文學家認為,「鼓包」是成熟星系的一項重要特徵,通常是位於一個星系的中心,大量恆星緊湊地聚集在這個區域形成的形態。傳統理論猜測,這種鼓包結構是星系內部演化的一種特定的過程,由小星系緩慢地合併而來。然而,對ALESS 073.1的分析顯示,它的鼓包形成的過程非常快,星系裡面一半數量的恆星都在它的鼓包區域裡面。

旋臂也是目前天文學家認為只有成熟的星系才具有的特徵,就像我們所在的銀河系。可是星系ALESS 073.1在那樣早期的階段竟然也出現了很有規律的旋臂結構。

萊利說:「像ALESS 073.1這樣的星系,真是顛覆了我們對星系成形理論的認知。」

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