加州理工学院的一些天文学家日前发现了距离我们100亿光年的一个巨大的旋转气体盘。宇宙网的一条纤维(左侧平行线勾出的区域)正在给原星系(右侧椭圆勾出的区域)输送气体。这是一个正在形成的新星系,正在积极地吞噬着源于大爆炸的原始气体。
通过加州理工学院设计并建造的帕洛马山天文台宇宙网成像仪(Cosmic Web Imager, CWI),研究人员能够拍摄到原星系的照片,并发现它与一条由星系际介质组成的纤维结构相连,后者就是星系间纵横交错的弥散气体构成的宇宙网的一部分。此发现为星系形成的“冷流理论”(cold-flow model)提供了强有力的观测支持。
“冷流理论”认为,在宇宙的早期,温度相对较低的气体通过宇宙网直接输送给星系,为恒星的快速形成提供了动力。由这些科学家撰写的一篇描述如何用宇宙网成像仪获得此发现的论文已经发布在网站了,并将在8月13号在《自然》杂志上发表。研究人员发现的原星系盘的直径大约是40万光年,是我们的银河系直径的四倍。它位于一个由两个类星体支配的系统中。
这两个类星体中较近的UM287的位置很合适,恰好使它的辐射像手电筒光发出的光束一样,照亮了向旋涡状的原星系输送气体的宇宙丝。研究人员采集了各个波段的图像。将这些图像结合起来,就能得到一张两个类星体之间一块天区的多波段地图。这种数据描绘了发出莱曼α线的气体的具体位置,并且显示出气体相对于双类星体系统中心的运动速度。他们的测算显示出这个转盘以大约每秒400千米的速度旋转,比银河系的速度略快。
这次的新观测以及测算首次为所谓的星系形成的“冷流”模型提供了直接证明。这个冷流模型与过去的标准星系形成理论是对立的,曾在2003年引发了热议。标准理论认为,当暗物质晕会带着大量的气态普通物质跟它们一起坍缩,并将气体加热到非常高的温度。这些气体接着缓慢地冷却,为星系中恒星的形成提供了稳定但缓慢的冷气体供应。相反,冷流模型却提供了一个可能的解释。
理论学家认为,由宇宙网丝提供的相对冷的气体能直接流入原星系。在那里,这些气体能够快速凝聚形成恒星。加州理工学院的理论天体物理学教授,没有参与这项研究的Phil Hopkins认为,新发现“非常有说服力”。Martin指出,他们的团队已经识别出另外两个以同样方式从宇宙网丝里吸收气体的原星系盘。