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竟诞生于123亿年前,天文学家发现“沃尔夫盘”旋转盘状星系

文章标签:星系天文学家沃尔夫宇宙发现   文章来源:中国传统文化   发布时间:2020-05-22 08:01:41

在138亿年历史的宇宙中,像我们银河系一样的大多数星系都是逐渐形成,达到大质量的时间相对较晚。但是,用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)发现的一个巨大旋转盘状星系,在宇宙只有现在年龄的10%时被发现,这挑战了传统的星系形成模型,其研究发现发表在《自然》期刊上。这个星系DLA0817G,以已故天文学家亚瑟·M·沃尔夫名字命名的沃尔夫盘,是迄今观测到最远的旋转盘状星系。

竟诞生于123亿年前,天文学家发现“沃尔夫盘”旋转盘状星系

阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列无与伦比的观测能力,使天文学家有可能看到这个星系以每秒170英里(272公里)的速度旋转,类似于银河系。海德堡马克斯·普朗克天文学研究所的主要作者马塞尔·尼尔曼说:虽然之前的研究暗示了这些早期旋转富含气体的盘状星系存在,但多亏了阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列,现在终于有了明确的证据表明,它们最早发生在大爆炸后15亿年(即123亿年前)。

沃尔夫盘是如何形成的?

沃尔夫盘的发现为许多星系形成模拟提供了挑战,这些模拟预测,在宇宙演化的这一点上,大质量星系是通过较小星系和热气团的多次合并而成长。在宇宙早期发现的大多数星系看起来都像火车残骸,因为它们经历了持续的、经常是‘暴力’的合并。这些热合并使得很难形成像现在宇宙中观察到有序、冷的旋转圆盘。在大多数星系形成的情景中,星系在大爆炸后60亿年左右才开始显示出结构良好的圆盘。

竟诞生于123亿年前,天文学家发现“沃尔夫盘”旋转盘状星系

事实上,天文学家在宇宙只有现在年龄百分之十的时候发现了这样一个盘状星系,这表明肯定有其他生长过程主导了这一事实。研究的合著者、加州大学圣克鲁斯分校的J·泽维尔·普罗查斯卡说:我们认为沃尔夫盘主要是通过冷气体的稳定积累而成长起来。然而,仍然存在的一个问题是,如何在保持相对稳定旋转圆盘的同时,组装如此大气团的?

恒星形成

研究小组还使用了美国国家科学基金会的卡尔·G·詹斯基甚大阵列(VLA)和NASA/ESA哈勃太空望远镜来了解更多关于沃尔夫盘中恒星形成的信息。在射电波长上,ALMA观察了星系的运动和原子气体和尘埃质量,而VLA则测量了分子质量的数量(恒星形成的燃料)。在紫外光下,哈勃观测到了大质量恒星,沃尔夫盘中的恒星形成率至少是银河系的10倍,它一定是早期宇宙中最多产的盘状星系之一。

一个“正常”星系

沃尔夫盘是ALMA首先发现的,研究团队在检查一个更远类星体发出的光时发现了这个星系。类星体发出的光,在穿过星系周围巨大的氢气库时被吸收了(这就是它是如何揭示自己的)。天文学家没有寻找来自极其明亮但更稀有星系的直射光,而是使用这种“吸收”方法在早期宇宙中发现了更暗、更“正常”的星系。研究用这种方法发现了沃尔夫圆盘,这一事实告诉我们,它属于早期存在的正常星系群。

竟诞生于123亿年前,天文学家发现“沃尔夫盘”旋转盘状星系

当与ALMA最新观测令人惊讶地显示它在旋转时,天文学家意识到早期旋转的盘状星系,并不像想象的那么罕见,应该会有更多的旋转盘状星系存在。资助该望远镜的美国国家科学基金会天文学项目主任乔·佩斯(Joe Pesce)说:这次观测体现了ALMA给射电天文学带来的先进灵敏度,是如何增强了我们对宇宙的理解,ALMA能让天文学家在几乎每一次观察中都有新的、意想不到的发现。

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博科园|研究/来自:国家射电天文台

研究发表期刊《自然》

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