天文学家看到110亿年前称为宇宙火环的碰撞环状星系

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天文学家已经捕获了一种超稀有星系的图像,称为宇宙火环,就像它存在于110亿年前一样。这个星系大约具有银河系的质量,是圆形的,中间有一个洞,就像特大甜甜圈(titanic doughnut)一样。它的发现颠覆有关银河系最早形成及其发展原理的理论。

天文学家已经捕获了一种超稀有星系的图像,称为宇宙火环,就像它存在于110亿年前一样。这个星系大约具有银河系的质量,是圆形的,中间有一个洞,就像特大甜甜圈(titanic doughnut)一样。它的发现颠覆有关银河系最早形成及其发展原理的理论。

澳洲研究委员会卓越全天三维天体物理学中心(Australian Research Council Centre of Excellence in All Sky Astrophysics in 3 Dimensions)首席研究员,华裔女天文学家袁天天(Tiantian Yuan译音)博士表示,这是很陌生我们从未见过非常奇怪的天体。

这个名为R5519的星系,距太阳系一百一十亿光年。其中心的孔确实很大,直径比地球和太阳之间的距离长二十亿倍。换句话说,它比梅西尔87(M87或者NGC 4486)星系的超大质量黑洞的直径大三百万倍,后者在2019年成为有史以来第一个直接的影像。

袁天天博士与来自澳洲、美国、加拿大、比利时和丹麦硏究团队合作,使用夏威夷凯克天文台(WM Keck Observatory)收集的光谱数据和美国太空总署哈勃太空望远镜记录的图像来识别异常结构。袁天天博士指出,它的恒星形成速度是银河系的五十倍,大部分活动都发生在它的环上,因此它确实是一团火光。

有证据显示,它是一种称为碰撞环星系类型,这使它成为宇宙早期的第一个星系。环状星系有两种:一种是由于内部过程,较常见的类型形式。另外一种由大碰撞形成,是由其它星系的激烈和暴力相遇而形成。

碰撞环星系类型比内部形成的类型罕见一千倍。更远的R5519的图像来自大约一百零八亿年前,也就是大爆炸之后三十亿年,所以碰撞环星系一直非常罕见。研究R5519将有助确定螺旋星系何时开始发展,通过宇宙时间限制环形星系的数量密度也可以用来限制局部类星系群的组装和演化。这个发现对于理解银河系等的星系是如何形成的具有启示意义。

环形星系的碰撞形成需要在受害者星系中存在薄恒星盘,然后才能发生碰撞。薄恒星盘是螺旋星系的基本组成部分:在组合之前,这些星系处于无序状态,尚未被识别为螺旋星系。在这个环形星系的情况下,我们正在回顾一百一十亿年的早期宇宙,那时薄恒星盘只是组合在一起。相比之下,我们银河系的薄恒星盘大约九十亿年前聚集。这一个发现显示,螺旋星系中的恒星盘聚集发生的时间比以前想像的要更长。

【图、文:节译自澳洲研究委员会卓越全天三维天体物理学中心2020年5月25日新闻公布;新闻讯息由林景明提供】研究全文刊登在2020年5月25日出版的《自然-天文学》期刊

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