2013年4月30日 星期二

宇宙深處發現三體星系:或助揭開星系演化之謎






  類似這幅圖中展示的這類成熟的星系群非常常見,不足為奇,這也就反過來說明了為何此次發現的位於宇宙巨洞區域孤零零的“三體”星系如此珍貴的原因

  新浪科技訊 香港時間4月30日消息,據英國《新科學家》雜誌報導,天文學家們近期觀測到在遠離星系分佈核心區域寒冷,黑暗的宇宙深處存在3個孤零零的星系,這三個星系的外圍被一團氫氣團包圍,並且它們似乎還與一條看不見的暗物質帶體有關。

  這三個星系被發現的意義當然不會僅僅局限於點綴了原本顯得有些荒蕪的宇宙深處。這些星系的成長由於“地處偏遠”,得不到足夠的物質供應而備受阻礙,這就使它們迄今仍然停留在星系演化的早期階段止步不前,而這在星系團的核心區域非常罕見。由於這幾個星系非常遙遠,它們就成為檢驗和瞭解星系如何演化的絕好樣本。

  這三個星系現在被一併編號為VGS_31,它是由荷蘭格羅寧根大學卡普坦天文研究所的布庫‧貝古(Burcu Beygu)和同事們一起最早發現的。這個研究組致力於在宇宙中一些最空曠的區域中搜尋星系,作為他們“宇宙空洞星系搜尋計劃”,即VGS計劃的一部分。該研究組對60個此類空洞中的星系進行了研究,之所以會注意到VGS_31,是因為它擁有與眾不同的結構。貝古表示:“我此前還從未在一個宇宙空洞區域內看到過這樣的星系系統。”

  宇宙中絕大部分的星系是沿著一種蛛網狀的網絡分佈的,這種蛛網結構遍佈整個宇宙。一般認為這種奇特的結構是暗物質條帶結構相互連接構成的結果,它們相互交織,編織成網,星系就“掛在”這些網上。

  理想的模型檢驗手段

  在這些宇宙“蛛網”結構之間的空洞被稱作“巨洞”,這裏的物質密度大大低於蛛網結構區域,但是其中也的確分佈著零星的一些星系。這些星系究竟有多麼孤獨你可以這樣想像:距離我們銀河系最近另一個大型星系是仙女座大星系,距離值大約是250萬光年,看上去銀河系已經非常孤獨。但實際上我們現在已經非常清楚,銀河系所在的位置是一個星系密集的區域,銀河系本身是“本星系群”的成員,而本星系群整體上屬於另一個更高級別星系結構──“室女座超星系團”的組成部分。相比之下,距離VGS_31最近的星系遠在4200萬光年之外。

  然而正是由於這種孤獨,這些位於巨洞區域的星系特別受到天文學家們的青睞。原因很簡單:分佈在星系密集區域的星系或星系結構,由於容易受到附近其他星系或星系集團的引力作用,導致很難還追溯它們的早期演化歷史。而那些位於空曠的巨洞中的星系或星系群,由於遠離任何其它星系,因此它們便非常適合用來研究星系的演化歷史。

  貝古表示:“對這些星系的研究對於加深我們對星系演化和形成的環境非常重要。”而當這個星系位於一個小規模的星系群體系中時情況就更加理想,從而可以為我們提供額外的很多信息。

  不過美國費城德雷塞爾大學的邁克爾‧沃格雷(Michael Vogeley)指出,這樣的星系很難找到,因此我們此前對星系演化的幾乎所有知識都來自於對星系密集區域研究的結果。這些星系非常明亮,可以用望遠鏡很好的觀察。他說:“要想對巨洞中的星系進行研究則要困難得多。”

  發育不良

  儘管在此之前已經有科學家發現了一些位於巨洞區域內的小型星系,但VGS_31則是首個通過可見光波段外的多波段手段觀察分辨出其內部結構的此類星系群。

  這一進展已經導致了一些有趣的發現。如貝古研究組發現在這一“三體”星系的周圍存在一個延伸超過40萬光年的氫原子雲,併發現這一氫原子雲正在沿著連接這三個星系的方向上緩緩運動。這就說明這些星系很有可能是附著在一條看不見的暗物質條帶上,而這便是最初導致這些星系形成的“種子”。在此之前還沒有任何人能回答這一問題,那就是:是否所有的星系都形成於暗物質蛛網結構上,抑或僅僅只有那些形成了巨型星系團結構的成員星系才是這樣。

  這一“三體”星系同時還首次提供了星繫在巨洞中成長的証據。位於大型星系集團中的星系成員在很早之前便已經停止產生新的恆星,原因是可供形成新生恆星的氣體資源已經耗盡,或者被近旁的其它星系掠奪走。但是在巨洞區域的星系,如“三體星系”VGS_31,仍然擁有自己的氣體資源,因此仍然可以實現非常緩慢的成長。

  不過由於總體而言缺乏成長所需的原料,這裏的星系顯得明顯規模要小得多,並且演化的程度也更加原始,但是總體來看這些星系和位於物質富足區域的大型星系的演化歷程應當是一致的。沃格雷表示:“和傳統研究很多的大型星系群相比,這些巨洞區域的孤獨星係為我們提供了研究星系演化的一個非常不同的環境,這就為檢驗我們現有的星系形成和演化理論模型提供了一個重要的檢驗手段。”(晨風)



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