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宇宙边缘发生最大星系购并案,ALMA 看见 14 个星暴星系准备合并

2024-11-24 205

距离大爆炸仅仅 14 亿年,科学家惊讶发现天空中有 14 个年轻灼热的星系正在相互碰撞、准备进行一桩宇宙最大的星系购并案。电脑模型表明,这些星系碰撞后将形成巨大星系团的核心,而该星系团注定会演变成已知宇宙最庞大的结构之一。

如果说捕捉到一个巨大星系团形成过程已是个壮观景象,那么一个星系团形成地点还位于可观测宇宙的边缘就更神秘了──地表最强望远镜之一阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)便发现此惊人事实,于距离地球 124 亿光年外的原星团(Protocluster),也就是宇宙大爆炸后仅仅 14 亿年,观测到当时 14 个星系正在准备合并,他们最终将成为一个巨大星系团的核心骨干。

这个特殊原星团名为“SPT2349-56”,最初由美国国家科学基金会的南极望远镜(The South Pole Telescope,SPT)在 2010 年观测到,ALMA 后续从中分辨出至少 14 个物体(星系)。

▲ 来看看这 14 个在宇宙边缘密集相聚、准备碰撞的星系。

南极望远镜是一个位于南极洲南极点的 10 米口径无线电望远镜(微波 / 毫米波望远镜),观测频率范围落在 70~300 千兆赫兹(GHz)间,主要科学任务是从南半球调查数千个星系团之间的联系,这些星系团可能受到暗物质的引力约束而处于平衡状态。顺带一提,南极望远镜的任务与 ALMA 相似,两者经常互补。

随着我们的宇宙开拓疆土,普通物质与暗物质开始聚集成簇,最终形成已知宇宙中最大的物体星系团。从地球出发看宇宙大尺度结构分别是:地球→太阳系→太阳系附近星际空间→银河系→本星系群→室女座星系团→室女座超星系团→室女座超星系团附近超星系团→可观测宇宙。

一个星系团可包含数百至数千个星系,但若根据目前的宇宙模型,大爆炸后 10 亿年宇宙再电离化才变得完全透明,致使我们开始看到星系,而 ALMA 所观察到的庞大团簇,理论上需要更多时间来演化。

此外,这 14 个星系都还是所谓的“星暴星系”(starbursting galaxy),即它们正以激烈疯狂的速度形成恒星,研究人员估计比银河系还要快 1,000 倍。在宇宙 14 亿岁的极端环境中,这些疯狂星系如何走到一起并开始筹建星系团,天文学家难以想像。

▲ 构成原星团 SPT2349-56 的 14 个星暴星系。(Source:美国国家无线电天文台)

最终,模型预测它们将强强联合成一个巨大星系团的核心,《BBC》报导,这个星系团规模可能与后发座星系团(Coma Cluster)差不多,后者已经确认拥有 1,000 个以上的星系,质量是太阳质量的 10 兆倍。

这项发现无疑成为宇宙极端案例代表,但具有相当开创性,对于了解宇宙结构如何增长拼凑非常重要,预计将带来后续大规模研究、可能引领科学家推出全新假设。研究已发表在《自然》(Nature)期刊。

注:美国国家无线电天文台(National Radio Astronomy Observatory,NRAO),建有全球三大知名望远镜:100 米口径的绿岸望远镜(Green Bank Telescope,GNT)、由 27 台 25 米口径天线组成的甚大天线阵(Very Large Array,VLA)、以及阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)。
  • This Megamerger of 14 Galaxies Could Become The Most Massive Structure in Our Universe
  • ‘Ground-breaking’ galaxy collision detected
  • A pileup of 14 distant galaxies is set to become the most massive structure in the universe

(首图来源:美国国家无线电天文台)

延伸阅读:

  • 天文学家发现宇宙第二古老星系,超高龄 128 亿岁
2019-03-14 13:31:00

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