108億光年外,哈勃發現星系「大戰」的遺跡,一星系被打出巨洞

天空之城 2020/09/01 檢舉 我要评论

1990年4月24日,著名的哈勃空間望遠鏡發射升空,從此以後,我們對宇宙的認知就開始突飛猛進。近30年以來,哈勃已經為我們拍攝了大量的宇宙圖像,除了讓我們領略到宇宙的壯麗之外,也給我們展示了各式各樣的宇宙奇觀。

本文所講的正是這其中之一,即:在108億光年外,哈勃發現星系「大戰」的遺跡,一星系被打出巨洞。這個被打出巨洞的星系名為「R5519」,ARC三維全天體物理學卓越中心(ASTRO 3D)的天文學家通過哈勃所拍攝的圖像,發現了這個形狀特異的星系。

哈勃的觀測資料顯示,「R5519」星系距離我們大約有108億光年,這是一個比我們銀河系小得多的星系,其直徑約為4.2萬光年,而引人注目的是,在結合了夏威夷WM凱克天文臺收集的光譜資料對其進行深入研究後,天文學家發現「R5519」星系的恒星絕大部分都分佈在週邊區域,而在它的中心區域卻是一個直徑約為1.7萬光年的巨洞,在這裡幾乎沒有什麼恒星,整個星系呈現出非常罕見的「甜甜圈」形狀。

(上圖為根據哈勃拍攝的圖像製作的「R5519」星系的復原圖)

通常情況下,星系的恒星分佈總是在中心區域的恒星數量多,越往外恒星數量越少,其恒星密度總是按從內到外的順序逐漸遞減的,因此天文學家懷疑「R5519」星系應該是受到某種外力的干擾,才呈現出這種特異的形狀。

進一步研究發現,在「R5519」星系內,恒星形成速度至少是我們銀河系的50倍,這就為上述觀點提供有力的證據。為什麼這麼說呢?這是因為恒星通常都是形成于原始星雲的坍塌,而這個過程是需要外力來「幫忙」的。

一個典型的例子就是我們太陽系,在大約50億年前,太陽系所處的位置還是一片「風平浪靜」的巨大分子雲,直到有一天,在某種外力的影響下(注:科學家普遍認為,這個「外力」應該來自於銀河系內的某次超新星爆發),這片分子雲的引力平衡被打破,其中的物質才開始凝聚和吸積,並最終演化成現在的太陽系。

因此可以說,「R5519」星系內的恒星形成速度如此之快,就說明了它在此前受到了極大外力的影響,以至於直到現在仍然「餘波未平」,而在能夠造成這種結果的事件中,最有可能的就是一場星系之間的「大戰」。

天文學家認為,在這場星系「大戰」中,一個星系以極高的速度穿過了「R5519」星系的中心區域,並帶走了「R5519」星系的一部分核心,而其他的恒星以及星際物質則在碰撞產生的「衝擊波」作用下向星系週邊擴散,於是「R5519」星系就被打出巨洞,並在接下來的時間裡逐漸演化成現在的樣子。

也就是說,此次基於哈勃的發現,其實就是一場星系「大戰」的遺跡,那麼這個「入侵者」到底是哪個星系呢?天文學家在對「R5519」星系附近的星系進行仔細研究後,將目標鎖定為「G5593」星系,這個星系現在是「R5519」星系的伴星系,天文學家推測,在大約4千萬年前,「G5593」星系在上述的星系「大戰」中扮演了「入侵者」的角色。

需要指出的是,因為「R5519」星系遠在108億光年外,所以我們現在所看到的其實是它在108億年前的樣子,這就意味著,這場星系「大戰」的實際發生時間,應該是大約108億4千萬年前了。

看到這裡相信有人已經想到了另一個話題,即銀河系與「隔壁」的仙女座星系將會在大約40億年後發生碰撞,那麼銀河系會不會也遭遇同樣的事情呢?答案是我們不必為此擔心,這是因為仙女座星系相對銀河系的速度僅為每秒鐘110公里,以這樣的速度根本無法造成「星系被打出巨洞」的效果。

這兩大星系在碰撞時會多次穿過彼此,並最終合併成一個巨大的橢圓星系,根據科學家的計算,這個過程將會進行長達20億年的時間,因此屆時地球上的人類(如果人類還生活在地球上的話)基本上感覺不到什麼異常。

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