星系大发现

作者: 不⼆北⽃

来源: 美国天⽂学会第241次会议

发布日期: 2023-01-25 20:30:35

近期在美国天⽂学会第241次会议上,天⽂学家公布了一系列与星系有关的新发现,包括宇宙早期星系的形成、星系结构的多样性、星系并合现象、超⼤质量⿊洞的存在及影响等。这些发现揭示了星系在宇宙历史中的演化过程,提供了对宇宙早期结构和星系形成的新见解。

星系是宇宙最壮丽的结构。在我们短暂的⼀⽣中,星系似乎是永恒不变的。但天⽂学家早已发现,在宇宙的138亿年历史中,星系⾃诞⽣后便⼀直在演化。于近期在⻄雅图举⾏的美国天⽂学会第241次会议上,来⾃世界各地的天⽂学家公布了⼀系列与星系有关的新发现。

如果⼀个光源向我们移动,光会被压缩,变成更短的波⻓,即所谓的蓝移;但如果光源远离我们,产⽣的光就会被拉伸,变成更⻓的波⻓,即所谓的红移。

在天⽂学中,⼀个星系的红移越⾼,光到达我们所需的时间就越⻓。这意味着,天⽂学家可以通过观测⾼红移星系,来构建宇宙的早期历史。在⼀项新研究中,天⽂学家分析了⻙布空间望远镜(JWST)捕捉到的红外光观测数据,寻找那些有着⾼红移的星系。他们发现了87个可能是宇宙中已知的最早的⼀批星系——它们出现在宇宙年龄仅为2~4亿年的时候。

2009年,“星系动物园”项⽬的志愿者在斯隆数字化巡天任务的数据中,发现了⼀类罕⻅的星系——⻘⾖星系。它们非常紧凑,通常只有5000光年宽,⼤约是银河系⼤⼩的5%。在斯隆数字化巡天(SDSS)任务的数据中,⻘⾖星系是⼀些⼩⼩的圆点,显现出明显的绿⾊。之所以呈绿⾊,是因为它们的大部分光来⾃明亮的发光⽓体云,⽽不是直接来⾃恒星。

⼀百多亿年前的星系,会是什么形状呢?过去的许多观测表明,早期宇宙中存在着⼤量⾼红移的盘星系。但在最新观测中,天⽂学家分析了850个红移为3~9的星系,也就是存在于⼤约110亿到130亿年前的星系。他们发现许多处于这种⾼红移的星系也具有其他结构,⽐如椭球形以及其他不规则形状。这意味着早期宇宙中星系的结构⽐之前知道的还要更加多样化。

星系并⾮是宇宙中的孤岛。在漫⻓的宇宙历史中,它们会与其它的星系相遇、碰撞和并合。斯蒂芬五重星系正是这样⼀个正在“共舞”的星系群,它由星系NGC 7317、NGC 7318a、NGC 7318b、NGC 7319和NGC 732组成,距离地球约2.7亿光年。

天⽂学家发现,在⼏乎所有星系的中⼼都存在着⼀个超⼤质量⿊洞。那么,当两个星系在并合时,星系中⼼会有什么惊喜的发现呢?天⽂学家⽤ALMA深⼊观测距离地球5亿光年之远的新并合星系UCG4211中⼼,他们发现了它隐藏着⼀个巨大的秘密:在它的核⼼,存在两个超⼤质量⿊洞,这两个⿊洞相距只有750光年,正在同时贪婪地吞噬周围的物质。

NGC 7469的中⼼有⼀个超⼤质量⿊洞和⼀个恒星形成区构成的环。⼏⼗年来,天⽂学家⼀直希望能了解这些星系的详细动⼒学,但它们的中⼼通常有⼤量尘埃,给观测带来了挑战。在新研究中,天⽂学家利⽤JWST的超灵敏中红外探测仪器对NGC 7469进⾏了迄今为⽌最详细的分析。

在距离地球⼤约1140万光年之外的地⽅,天⽂学家发现了三个超暗矮星系(UFD)。据估计,这些星系⼤约已有120亿年的历史,它们所含有的⼏乎所有恒星都是在宇宙早期形成的。

三⻆星系是仙⼥星系的伴星系,它的直径约61000光年,是我们所在本星系群中的第三⼤星系,仅次于仙⼥星系和银河系。⼀般来说,伴星系有许多不同的形状,可以通过与⺟星系的相互作⽤⽽形成。例如,银河系最⼤的伴星系是⼤⻨哲伦云,它在⼤⼩和质量上都与三⻆星系相似。

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