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宇宙中最奇特的15个星系

2019-10-27 10:15| 发布者: | 查看: 31| 评论: 0

摘要:   科技日报记者刘霞  如果把广袤的宇宙看作是一个艺术空间,那么其中最灵动、最有创意的部分,一定是星系世界。宇宙中约有 1000 亿到 2000 亿个星系,我们身处的银河系如沧海一粟。  在银河系之外,有形状像水 ...

  科技日报记者 刘霞

  如果把广袤的宇宙看作是一个艺术空间,那么其中最灵动、最有创意的部分,一定是星系世界。宇宙中约有 1000 亿到 2000 亿个星系,我们身处的银河系如沧海一粟。

  在银河系之外,有形状像水母的星系、像蝌蚪的星系、有吞噬其他星系的“食人族”星系;有的星系刚出生就接近死亡;而有的星系在中年还如花儿一般盛开。即便是我们现在“甜蜜的家”银河系,也曾是个“盗窃犯”,有过“至暗时刻”。

  美国太空网在 10 月 20 日的报道中,为我们列出了其中最奇特的 15 个星系。这些各自美丽的星系,用自己的独特,装点了夜空的美丽。

  像水母一样迷人的星系

  水母可能是这个星球上最古老、最迷人的动物了,远在 6.5 亿年前它就出现在地球上,遍布世界各地的海域。水母身姿曼妙,宛若漂浮的花伞,是海洋世界里最美的舞者,令人迷醉。

  当然,在浩瀚的宇宙中也有这样“尤物”:一个像水母一样在宇宙间游弋的星系 ESO 137-001。它是一个璀璨的巨大星系,有一条巨大的尾巴,长达 26 万光年,这让它看起来像极了一个在无垠太空游弋的美丽水母。ESO 137-001 距我们地球约 2.2 亿光年,位于南三角座中,2014 年由哈勃望远镜及钱德拉X射线天文台首次发现。

  美国国家航空航天局(NASA)发布的合成照片显示:在明亮的星系圆盘下,年轻恒星流出的蓝色光芒似乎成了水母星系的长长触手,推动着星系在太空中游弋。背景和前景的点点星光,则让这个“水母”显得神秘美丽,彰显了宇宙的浩瀚以及时空的久远。

  乌龙!“无暗物质”星系

  2018 年 3 月,《自然》杂志刊文称,科学家们借助哈勃太空望远镜,发现了一个显然缺乏暗物质的星系。

  暗物质是一种神秘的物质,它与重力相互作用,但不与光相互作用。在目前的星系形成理论框架内,暗物质是导致气体坍缩形成恒星的基础,在大多数星系中,暗物质都是最主要的组成成分,没有暗物质的星系就如同“无源之水”、“无本之木”。因此,消息一“出炉”,就在物理学界引发热议,也引起迷思。

  一年后,加拿大天文学研究所(IAC)的研究人员通过对该星系进行完整而综合的观察,解决了这个谜团。发表于《皇家天文学会月报》的研究结果表明,这个星系与地球的距离比先前的计算更近(从 6400 万光年变为 4200 万光年)。基于这一新数据,研究人员计算得出,该星系的总质量约为之前估计的一半,但其恒星的质量仅为先前估计的四分之一,这意味着总质量很大一部分必须由暗物质组成。

  事实证明,它就是一个非常普通的星系。

  既年轻又即将死去的

  “僵尸”星系

  茫茫宇宙,真是怪事频出,有的星系出生没多久,就好似已经行将就木,巨大的盘状星系 MACS 2129-1 就拥有如此悲惨的命运。

  MACS 2129-1 的旋转速度是银河系的两倍,但仍不如银河系活跃。哈勃太空望远镜对这一遥远星系的观测表明,它在大约 100 亿年间没有制造恒星,也就是说,在大爆炸后的几十亿年里,星系内就没有恒星形成,它因此成为一个所谓的“死亡星系”。这是人类第一次获得最早一批“死亡星系”的直接观测证据。

  研究人员说,在宇宙历史的早期发现这样一个星系挑战了目前对星系形成和演化的认识。

  这一发现之所以令人惊讶,是因为星系通常都是以某种方式从银河系般的盘状朝着今天我们所见的巨型椭圆星系演化的。通常的情况下是椭圆星系含有大批衰老恒星;而螺旋星系多含年轻的蓝星。

  科学家们认为,这类星系是随着时间的推移与较小的星系合并而形成的,但 MACS 2129-1 内的恒星可能并不来自这种爆炸性合并,而是在原初星系的盘中形成。该发现发表于 2017 年出版的《自然》杂志,表明死亡星系的内部结构会随着星系年龄的增长以某种方式重新排列,但星系表面的形状并不会发生变化。

  “食人族”星系

  吞噬邻居让自己变大

  好像“僵尸星系”还不够怪异似的,宇宙又制造出了一些更加怪异的“食人族星系”。宇宙间充满“食人族”星系。天文学家一直怀疑,像银河系这样的大质量星系之所以随着时间的推移变得如此之大,是因为吞噬了周围更小星系的恒星。

  而 2019 年的一项研究指出,在 100 亿年间,银河系的邻居仙女星系也以“贪吃”而著称——它一直在吞噬比它更小的星系,其中就包括银河系的一个“姐妹”。再过 45 亿年,仙女星系和银河系将发生碰撞,届时,星系中的所有天体将来一次大清洗,不过目前尚不清楚,在这场浩大的宇宙之战中“鹿死谁手”。

  当然,地球是无法见证这场鏖战了,因为太阳的温度不断升高,从现在起大约 10 亿到 50 亿年之间,地球上的生命将不复存在。

  在太空游弋的“蝌蚪”星系

  在距离地球三亿光年远的地方,有一只巨大的“蝌蚪”星系太空中遨游。这个蝌蚪星系极具艺术气韵,灵动、飘逸,浑身散发着神秘感,叫人迷恋不已。

  据悉,这个蝌蚪星系长约 100 万光年,是银河系的 10 倍,其“尾巴”就长达 50 万光年,银河系在它面前只能自愧弗如。

  蝌蚪星系奇怪的外观是怎么形成的呢!?

  研究人员在 2018 年的《皇家天文学会月刊》上解释称,“罪魁祸首”是一次宇宙碰撞。两个盘状星系拉动一个较小的矮星系,使一部分恒星聚集在一端形成蝌蚪的“头部”;而其他恒星则排成长长的“尾巴”。不过,这种形状出现的时间有限。几十亿年后,这些星系将与附近的其他星系合并在一起,形成一个单一的星系。

  最亮星系是“老饕”

  星系之间通常“各自为政”、“进水不犯河水”,但如果靠得太近的话,就可能引发一些乱象,所谓“近之则不逊”。

  2018 年,科学家们借助位于智利的阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA),首次发现了宇宙间最明亮星系 W2246-0526 正在引力的作用下,蚕食至少三个邻近星系。研究人员称,可能正是如此疯狂的“狼吞虎咽”,助其荣膺“宇宙最亮星系”的称号。

  虽然这个星系的体型和质量在宇宙中很一般,但其亮度却足以让一切黯然失色——约为太阳的 350 万亿倍。想象一下,350 万亿颗太阳齐放光芒是一种什么样的耀眼景象!

  此外,科学家们认为,W2246-0526 中心存在一个质量约为太阳 40 亿倍的超大质量黑洞,在它强大引力作用下,大量物质不断聚拢并坠入其中。在这个极端的过程中,物质会被加热到上百万度,爆发出惊人闪光;而 W2246-0526 的疯狂进食,使快速消耗的物质得到不断补充,从而得以维持惊人亮度。研究人员推测,W2246-0526 的这种状态可能已经维持了一段时间,预计还将持续数亿年。

  至于这三个邻近星系最终是被完全吞噬,还是苟延残喘,这得看它们的造化。实际上,类似现象在宇宙中并不罕见。大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,我们的银河系也是这样一路拼杀,才坐上本星系群第二把交椅;而本星系群的老大—仙女座星系正向我们奔来,要把银河系吞并而后快。

  当然,我们无需担心饿过头的 W2246-0526 会来吃银河系,毕竟我们之间隔着 124 亿光年的距离。

  步入死亡的“小熊”星系

  “小熊”(Little Cub)星系的名字可能是迄今最可爱的。

  据了解,“小熊”星系位于大熊座(Ursa Major)的里边,这也是其得名的由来。然而,自从宇宙大爆炸以来,这个矮星系就一直处于休眠状态,这意味着自 137 亿年前宇宙迅速膨胀(暴胀)后不久,其内部的分子可能就没有发生变化。

  这颗矮行星的气体正被位于其周边的巨大星系 NGC 3359 吸食,而它们恰好是“小熊”星系成长、形成更多星体所必须的物质。

  科学家们认为,“小熊”星系很好地展示了原始星系在宇宙大爆炸之后如何生存的情况;它还为人们提供了能够一窥宇宙早期阶段的突破性视角。

  如花般盛开的星系

  在太空的空白处,银河系 ESO 381-12 似乎正如花般盛开。这个星系距地球 2.7 亿光年,位于半人马座。它是像银河系这样的螺旋星系和一个椭圆形星系的混合体。

  但是,使 ESO 381-12 真正令人觉得奇怪的是从星系体向外延伸的不规则、像花瓣一样的花朵。

  天文学家并不完全确定是什么原因导致了这些结构。他们认为,这种如花般的盛开可能是来自相对较新的星系碰撞产生的冲击波,而这种碰撞也为星系提供了形成恒星的新养料。

  漂亮的风车星系

  南风车星系“梅西尔 83”(Messier 83)是一个大型螺旋状星系,它位于长蛇座,距离地球约 1500 万光年。它的外形类似银河系,但大小只有银河系一半。“梅西尔 83”星系最早由法国天文学家尼古拉斯·路易斯·德·拉塞尔于 18 世纪中期发现。

  “梅西尔 83”星系有两个地方很怪。首先,它的中心似乎有一个双核–可能是两个超大质量黑洞将星系束缚在一起;或者可能是一个偏斜的恒星盘围绕一个中心黑洞运行产生的影响;其次,“梅西尔 83”星系还是一个高产超新星的星系,在其星系内有着多达 6 个超新星爆发,以及另外 300 多个爆炸产生的残骸。这使“梅西尔 83”在拥有超新星方面排名第二——星系 NGC 6946 拥有 9 个超新星爆发。

  “害虫”星系

  通常,当天文学家和太空机构研究人员发现一个天体时,会感到兴奋,开香槟庆祝,但现在科学家们却开始对一个“躲在”恒星 HD 107146 后面的“害虫星系”(Vermin Galaxy)感到厌烦。

  在 NASA 公布的图像中,中央的绿色圆圈就是恒星 HD 107146 所在的位置,这是一颗年轻版的太阳,它也被原行星盘环绕,周围有黄色、橙色和红色等各种碎片;而图像右下方的那块光斑就是科学家所指的“害虫星系”。

  研究人员表示,这个“害虫星系”将在 2020 年前被完全遮掩,到时它的星光将从原行星盘中穿过,届时,研究人员将能够借助星系发出的光,获得更多有关原行星盘的信息。

  “明眸善睐”的星系

  是不是感觉你正在被监视?螺旋星系 IC 2163 的盘面似乎正用一双巨大的眼睛注视着太空。这对双眼实际上是大量的恒星和尘埃流,它们由 IC 2163(图右)在另一个螺旋星系 NGC 2207(左)上掠过时产生。很有意思的是,这两个星系最近刚刚相遇,就一见钟情般开始与对方“起舞”。

  天文学家米歇尔·考夫曼在 2016 年发表的一份声明中说,这对“明亮双眸”仅持续了几千万年。而这几千万年对于星系的整个生命来说,不过是“眨眼之间”,因此发现一个这样的星系是一个独特的机会。

  NGC 2207 和 IC 2163 星系位于距地球 1.4 亿光年外的大犬星群。在大约 5 亿年后,这两个星系将最终融合为一体,到时,如此绚丽的“化妆舞会”奇景将不复存在。

  “心心相映”

  拥有两个黑洞的星系

  大多数星系中央都有一个超大质量黑洞,但宇宙间总有一些“特立独行者”——有些星系中央可能拥有两个黑洞。

  其中一个不按牌理出牌的星系就是名为 NGC 7674 的星系,这是一个螺旋星系,其中心拥有一对相距仅一光年的黑洞,两个黑洞的总质量为太阳质量的 3600 万倍。这个星系距地球 4 亿英里,可能在与另一个星系碰撞并合并的过程中像抢夺战利品一般,将另外一个星系的黑洞抢了过来。

  科学家非常惊讶该双星超级黑洞的存在,因为以前从未发现如此靠近以及位于螺旋星系的成对黑洞。据《科学美国人》报道,这是迄今所知的第二个拥有双黑洞的星系。

  第一个中央存在两个黑洞的星系是名为 0402 + 379 的超大质量星系,这个椭圆星系距离地球 7.5 亿光年远,中心存在两颗间距为 24 光年、质量为太阳 150 亿倍的超级黑洞。

  “拒绝长大”的星系

  星系必须蚕食其他星系才能生存,否则就会死亡。NGC 1277 星系选择了后者。科学家们于 2018 年首次发现了这个星系,其距离地球仅 2.4 亿光年。大约一百亿年以来,其内部一直没有新恒星形成,这使其成为一个死星系。遍布其中的是一堆老朽恒星,生气全无。

  尽管这个星系现在已经老态毕现,但遥想当年,它也曾有过意气风发的时刻。实际上,NGC 1277 在很久之前也曾一片欣欣向荣,产星率高达当今银河系的 1000 倍。然而,随着恒星婴儿潮的戛然而止,NGC 1277 逐渐走向衰亡,在过去 100 亿年的时间里基本没什么变化,就像一个无故事王国。

  天文学家认为,NGC 1277 之所以发育受阻是因为它的运动太快而无法在引力作用下吞噬其他星系。它以大约 320 万公里/小时的速度穿越太空。由于没有来自外星系的气体和尘埃,NGC 1277 不再形成恒星。一些天文学家认为,大多数星系开始看起来像 NGC1277 一样,只是后来相互合并才演化成螺旋形和其他形状。NGC 1277 星系由 100 万颗恒星组成,给了我们一个研究“部”宇宙中“原始”星系的独特机会。

  不远反近!朝我们来的星系

  由于宇宙在不断膨胀,大多数星系都在远离我们,但浩渺星空,总有“特立独行者”。哈勃太空望远镜今年 6 月提供的最新照片显示,距离银河系约 6000 万光年的螺旋星系“梅西 90”(Messier 90)正朝银河系呼啸而来。

  哈勃望远镜团队发表声明称,“梅西耶 90”是极少数朝着银河系移动的星系之一。由于“梅西耶 90”发出的光线,他们能分辨出这一星系正朝我们靠近。

  哈勃团队解释,当星系朝我们移动时,其发出的光线会被压缩。在可见光谱上,波长较短的光波呈蓝色,展示出一种名为“蓝移”的现象。研究人员看到了这一现象,这表明,“梅西耶 90”正向我们靠拢。而几乎所有其他被观察到的星系都随着宇宙的膨胀而远离我们,它们的光线朝可见光谱的红色端延伸——显示出所的“红移”现象。

  “梅西耶 90”是处女座星系团的一部分,该星系团由 1200 多个星系组成。天文学家推测,“梅西耶 90”之所以会出现“蓝移”现象,可能是由于该星团的质量大得令人难以置信,能将星团内其他星系加速到高速并将它们送到奇怪的轨道上。

  哈勃望远镜团队在声明中表示,处女座星系团本身正远离我们,但这个星系团中的一些星系,包括“梅西耶 90”,其移动速度比整个星系团的移动速度更慢,因此从地球的角度观察,我们看到这个星系正朝我们移动;而同一星系团中的其他星系似乎正以高速远离。

  银河系也曾是个“盗窃犯”

  银河系是我们的家园,但这并不意味着它就不怪异。事实证明,银河系一直在“偷吃”邻近星系。 

  天文学家在 2019 年 10 月发表于《皇家天文学会月刊》上的新研究指出,他们发现,银河系从邻近的大麦哲伦星系(LMC)星系中盗走了四个超微弱的矮星系和另外两个分别名为“卡瑞娜”(Carina)和“福纳克斯”(Fornax)的矮星系。而所有这一切都是由于两个星系之间的持续合并而发生的。

  LMC 距离地球约 16.3 万光年,包含大约 300 亿颗恒星。新研究发现,这六个星系原本是 LMC 的早期组成部分。但银河系是一个更大的星系,具有更强的引力,使它们脱离了 LMC。

  但是,这一“偷盗案“发生的时间并不是很遥远——小星系大约在 10 亿年前进入银河系,就宇宙 138 亿年的寿命而言,这只是一小段历史。

  浩瀚的宇宙,蕴藏着无数的奥秘,还有多少是我们未曾理解的呢?科学家们寄希望于詹姆斯-韦伯太空望远镜等探测设备,为我们揭开笼罩在宇宙头上的“面纱”。


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