宇宙中最巨大的天體是怎麼出現的?可能有答案了!

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超星系如何形成

天文學家觀察到宇宙最大天體之一誕生。一個被稱為蜘蛛網星系(Spiderweb Galaxy)的巨大的星系團,而它們已經顯示出以一種完全不同於我們預期的方式形成。

到目前為止,我們觀察到星系是藉由吞噬其他較小星系來變成這麼龐大。但研究暗示,超過1百億年前,蜘蛛網星系正透過嘖嘖地喝著冷分子氣體湯來變大。

來自西班牙天文生物學中心(Centre for Astrobiology)的首席研究員肖恩·艾蒙(Bjorn Emonts)說:「這不同於我們在附近的宇宙所看到的星系團裡的星系,透過吞食其他星系來變大。」

「在這個星系團裡,一個巨大的星系正在透過餵食沉浸在其中的冷氣體湯來變大。」

基於看見在我們周圍緊密的宇宙所發生的事,我們總是假設巨大的星系和“超星系”(數十億個星系的星系團)是從較小的星系形成的,它們彼此在一起越靠越近,直到因為重力吸引而最終合併。

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但在宇宙最初期,這真的沒有道理,當時幾乎沒有足夠的恆星和小型星系來提供。

沒有參與這項研究的英國諾丁漢大學(University of Nottingham)天文學家妮娜·哈什(Nina Hatch),在新論文附帶的觀點(Perspectives)報導中寫道:「極其巨大的星系被看見在年輕的宇宙中,但它們的存在是令人困惑的,因為我們還不知道它們是如何這樣快速地變成如此巨大。」

「他們是如何獲得足夠的燃料,來如此快速地形成恆星呢?」

為了要弄清楚在那時候發生什麼事,研究小組觀察這個遙遠的蜘蛛網星系。它實際上不是一個單一星系,而是一小型的原生星系(protogalaxy),距離地球1,060萬光年。

這意味著當我們此刻在觀察蜘蛛網星系時,我們正在回到宇宙不到40億年的時候,看它是如何形成的。

基於我們今天所知道的超星系形成,研究小組認為他們會看到恆星和小星系是由氫氣形成的,這是標準程序,然後這些星系經由重力被吸引在一起,形成更大的星系。

但相反地,他們的發現暗示著這個巨大的蜘蛛網星系就是直接從氣體雲壓縮而形成。

氫氣很難直接觀察到,所以研究小組偵測遠方星系一氧化碳(carbon monoxide,CO)的存在做為替代,來指出氫氣的存在。

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基於對一氧化碳的觀察,團隊計算出氫氣雲不是被消耗掉,而是很龐大的。

它的質量大約是太陽的1千億倍,而直徑大約是銀河系的3倍,這遠遠超過他們所預期的,如果小星系用光所有的氫。

研究小組也發現到氣體是特別的冷,大約攝氏零下200度。

來自巴黎天文物理研究所(Astrophysics Institute )、研究小組成員之一的馬修·雷納特(Matthew Lehnert)說:「這是出人意料之外的,我們預料會有很多崩塌的星系加熱氣體,而基於這個理由,我們認為一氧化碳會更難偵測。」

相反的,有相當多的一氧化碳。然而它也沒有被真正發現在較小的星系內,它是散佈在星系之間,暗示著它是被超星系直接吸走。

您可以在下面看到畫家對此的印象:

了解這些超星系的誕生是很重要的,因為它們包含了宇宙中一些最巨大的星系,幫助我們理解為什麼宇宙看起來像這個的樣子。

來自荷蘭萊頓大學(University of Leiden)的小組成員之一喬治‧米勒(George Miley)說:「蜘蛛網星系是一個令人驚訝的實驗室,讓我們見證星系團內部超星系的誕生,這是宇宙中的“宇宙之城”。」

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「我們正開始理解這些巨大的天體是如何從圍繞它們的氣體海洋中形成的。」

雖然這是令人興奮的第一步,現在研究小組需要弄清楚一氧化碳在一開始的時候是從哪裡來。

艾蒙說:「它是恆星內部的副產品,但我們不確定它從哪裡來,或者它是如何積聚在這個星系團的中心。為了要知道這一點,我們必須更往回看宇宙的歷史(看更早的宇宙)。

這項研究發表於科學(Science)期刊

來源: ScienceAlert