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哈勃望远镜拍到不可能的“宇宙之眼”,连NASA都无法解释!

2019-12-3 17:35| 发布者: | 查看: 13| 评论: 0

摘要:   来源:nasa,编辑:张佳  【新智元导读】近日,美国宇航局发布了一张由哈勃望远镜拍摄的星系图片,这个神秘的宇宙之眼拥有几乎完美的对称性,大环包小球的造型令人叹为观止。这就是 69 年前首次被发现的霍格天 ...

  来源:nasa,编辑:张佳

  【新智元导读】近日,美国宇航局发布了一张由哈勃望远镜拍摄的星系图片,这个神秘的“宇宙之眼”拥有几乎完美的对称性,“大环包小球”的造型令人叹为观止。这就是 69 年前首次被发现的“霍格天体”,但它究竟是如何形成的还是未解之谜。来新智元 AI 朋友圈 和 AI 大咖们一起讨论吧。

  “当你凝视深渊时,深渊也在凝视你。”宇宙对我们人类来说,就是一个未知的深渊。近日,美国宇航局发布了一张令人叹为观止的星系图片,这个星系外层是一个完美的环形,内层是一个发光的圆,合在一起组成了一个“漩涡”,分分钟要把我们吸进去。

  伴随这张图片的还有一个问题:这是一个还是两个星系?

  1950 年,当天文学家阿瑟·霍格(Arthur Hoag)偶然发现这颗不寻常的银河系外天体时,这个问题开始浮现。它的外围是由明亮的蓝色恒星组成的环状物,而中心处的圆球则主要是由许多可能较老的红色恒星构成。介于两者之间的是一道几乎完全黑暗的裂缝。虽然这些类似的天体已被识别出,并被归类为环状星系,但是“霍格天体”是如何形成的,目前仍是个谜。

  这张图的原始影像由哈勃太空望远镜拍摄,最近使用了新的人工智能去噪算法进行了再处理。

  对无线电波的观测表明,霍格天体在过去的十亿年中并没有吞噬一个更小的星系。霍格天体跨度约 10 万光年,位于巨蛇座方向,距离地球约 6 亿光年。在右侧可以看到许多遥远的星系,而巧合的是在裂缝中的七点钟方向还可以看到另一个更遥远的环状星系。 

  一、未解之谜:霍格天体是如何形成的?

  我们通常认为星系分为两种主要的形态类型,即螺旋形椭圆形。螺旋星系有螺旋状的臂,围绕着一个中心核,全部嵌入一个包含恒星、球状星团和暗物质的晕圈中。椭圆形星系呈椭圆形,从各个角度看起来都是椭圆形。椭圆形中的恒星轨道随机性更高。当然,并非所有的星系都适合这些类别,并且有时被分类为透镜状(介于螺旋形和椭圆形之间的中间类型),奇异的(表示某些不同寻常性质的类型)或仅仅是不规则的。

  奇特的星系通常是最有趣的,当然也是最独特的。它们通常来自两个星系之间的相互作用,如星系合并。这种交互的结果取决于所涉及的每个星系的结构和属性,因此每次交互都会导致一些新的和意想不到的结果。

  霍格天体就是这些奇特的星系之一。它是一个环形星系,由一个明亮的中心核心组成,周围环绕着一圈气体和尘埃,在那里,年轻的蓝色恒星正在形成。


霍格天体(有点像煎蛋?)

  还有其他的环状星系,最著名的可能是车轮(Cartwheel)星系,当另一个更小的星系与它发生碰撞时,它演变成了现在的状态。这可能是大多数环形星系的形成方式。然而,几十年来的观察似乎已经排除了霍格天体也是这样形成的可能性。

  当阿瑟·霍格 1950 年发现这个星系时,将其描述成一个“完美球形”的行星状星云,几乎完美的对称性非常令人惊讶。然而,根据对其大小和位置的分析,霍格认为它不是星云。他提出了一些假设:

  1. 这是引力透镜的一个例子,它将需要相当大的天体。
  2. 这是仪器的光学效应。
  3. 这是一种新型的 pathological 星系。

  霍格认为,在这些问题中,银河系的解决方案是最有可能的。其他研究小组的进一步观察支持了这一理论。然而,一个重要的问题仍然存在:霍格天体是如何形成的?

  吸积假说(accretion hypothesis)

  1987 年,Schweizer 等人试图解答这个问题,他们使用了两架望远镜观察。他们的观测结果表明,环和核具有相同的径向速度和距离,这意味着它们相互关联。此外,他们还发现两个结构的旋转方向相同,这是另一个关键连接。


Schweizer 等人用不同滤镜拍摄的霍格天体的图像

  这些数据似乎排除了碰撞假说。反复观察表明,附近没有其他星系可能引起这种环的形成。作者指出,唯一的可能性是核本身,换句话说,核和环是两个独立星系的残余物,但是几乎相同的径向速度让这不可能。

  此前,Brosch 在 1985 年提出的一个不同的假说,即银河系最初是一个棒旋星系,几十亿年前棒旋星系的不稳定性破坏了内部结构。但是,Schweizer 等人认为除非有其他的原因,这种假说是不太可能的,因为对象的中心是球状的,而棒旋星系的核心是圆盘状的。他们还得出结论,在此期间,核心不太可能从圆盘形演变为椭球形。

  Schweizer 等人提出了一个新颖的假设,即霍格天体在被他们称为“重大吸积事件”之后演变为当前状态。本质上,与另一个星系的相互作用(尽管不是合并或碰撞)可能会将大量质量转移到霍格天体上。吸积最有可能导致一个环的形成,而不是其他形状。由于没有其他结构性残留物,例如潮汐尾(tidal tail),使得该事件的发生时间至少在过去 20-30 亿年

  当前悬而未决的问题

  虽然我们有大量的环状星系,但霍格天体仍然与众不同。一个无法解释的特性是它的极端圆度。核心可能是球状的(甚至不是椭圆形的),环本身是非常圆的。这非常奇怪,而且是在大多数其他环星系中看不到的。这一完美形状可能与霍格天体的形成有关。

  另一个未解决的问题是星系的年龄。目前的大多数假设认为,破坏性事件发生在过去的 20-30 亿年。通过对星团和环中气体的分析,可以让我们更好地了解年龄吗?它们会证实吸积假说吗?这是可能的,尽管也有可能更多的观察会得到更多的假说。


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