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【最新研究】科學家發現「吃光了」周邊星系的孤獨星系,該現象會向現有理論發起挑戰
2023/08/02

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130億年前,第一批星系在宇宙中形成。這些星系的形態和現在的橢球星系有點像,但是要小很多。每個星系的中心都有一個中等質量黑洞,它們被由恒星、氣體和塵埃組成的暈包裹在內。

3C 297的多波段合成圖。這個孤獨的星系中心有一個超大質量黑洞,有兩條噴流,以及一個明亮的X射線源。而這一切都被熾熱的氣體包裹在內。NASA MSFC / SAO / Chandra

隨著時間的推移,橢球形的星系慢慢扁平化,變成了中心隆起的圓盤狀。這些星系在引力的拉動下,逐漸聚集在一起,在[大尺度]宇宙中形成了一個個巨型結構——星系團。引力還帶來了融合:這些各自帶有中央黑洞的星系組裝在一起,形成了中心帶有超大質量黑洞的大型漩渦星系。

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星系的這一演化過程依然是個謎,因為它發生的時間距離我們實在過于遙遠,觀測起來相當困難。

最近,一些天文學家在距離地球約92億光年的宇宙中,發現了一個奇怪的星系。這只是一個星系,看起來非常孤單,周圍什麼都沒有。但種種跡象表明,它的這種境遇正是它自己造成的——它吞吃了它曾經擁有的所有同伴。

主持研究的意大利都靈大學Valentina Missaglia等科學家表示,這個名為3C 297的星系同時也是一個類星體的宿主——有兩條在射電頻譜上十分強大的噴流,正在從其中心黑洞的兩極向外涌出。

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奇怪的是,這個星系擁有許多星系團才有的關鍵性特征。科學家發現,3C 297周圍存在大量高溫氣體——這在星系團外部很少看到;3C 297中心超大質量黑洞噴流所形成的X射線源一直向外延伸了14萬光年——這表明它一直在氣體中推進;其中一條射電噴流發生了彎曲——這表明它在和周圍環境相互作用。

根據這些特征可以推斷那里至少存在十幾個和銀河系差不多大的星系——然而它們并不存在。此前的研究曾認為,3C 297周圍存在至少19個星系。但新的觀測數據卻表明,這19個星系和地球的距離與3C 297和地球的距離相比差得很遠,它們并不屬于同一個星系團。

綜合這一切來看,研究人員認為在那里曾經有一個由許多星系組成的星系團,其中一個星系特別大,引力特別強,結果所有其他星系都被這個星系吞吃了,融合在了一起,變成了今天的3C 297。

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3C 297周圍的環境是星系團合并后的遺留環境。

囿于觀測精度,現在不能排除3C 297周圍存在矮星系,但即便真是這樣,也無法解釋3C 297周圍為何沒有大型星系。

研究人員認為,3C 297的這種孤獨狀態至少還將持續幾十億年。幾十億年后,它或許會在茫茫宇宙中遇到新的伙伴。

X射線波段(左)和可見光波段(右)下的3C 297,分別由錢德拉X射線太空望遠鏡和雙子座天文台拍攝。NASA MSFC / Chandra / SAO

事實上科學家在宇宙中發現過許多差不多的情況,但3C 297卻是迄今距離地球最遠,同時也是距離宇宙大爆炸最近的一個實例。它的存在意味著在宇宙大爆炸后大約只有46億年時,這類天體系統就已經建成。而這會向現有理論發起挑戰。它表明宇宙中星系和星系團的形成速度可能要比我們之前認為的快得多。

但是,再餓也不能吃朋友啊!

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