宇宙邊緣發生最大星系購併案,ALMA 看見 14 個星暴星系準備合併

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 26 日 16:24 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

距離大爆炸僅僅 14 億年,科學家驚訝發現天空中有 14 個年輕灼熱的星系正在相互碰撞、準備進行一樁宇宙最大的星系購併案。電腦模型表明,這些星系碰撞後將形成巨大星系團的核心,而該星系團注定會演變成已知宇宙最龐大的結構之一。



如果說捕捉到一個巨大星系團形成過程已是個壯觀景象,那麼一個星系團形成地點還位於可觀測宇宙的邊緣就更神祕了──地表最強望遠鏡之一阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)便發現此驚人事實,於距離地球 124 億光年外的原星團(Protocluster),也就是宇宙大爆炸後僅僅 14 億年,觀測到當時 14 個星系正在準備合併,他們最終將成為一個巨大星系團的核心骨幹。

這個特殊原星團名為「SPT2349-56」,最初由美國國家科學基金會的南極望遠鏡(The South Pole Telescope,SPT)在 2010 年觀測到,ALMA 後續從中分辨出至少 14 個物體(星系)。

▲ 來看看這 14 個在宇宙邊緣密集相聚、準備碰撞的星系。

南極望遠鏡是一個位於南極洲南極點的 10 公尺口徑無線電望遠鏡(微波 / 毫米波望遠鏡),觀測頻率範圍落在 70~300 千兆赫茲(GHz)間,主要科學任務是從南半球調查數千個星系團之間的聯繫,這些星系團可能受到暗物質的引力約束而處於平衡狀態。順帶一提,南極望遠鏡的任務與 ALMA 相似,兩者經常互補。

隨著我們的宇宙開拓疆土,普通物質與暗物質開始聚集成簇,最終形成已知宇宙中最大的物體星系團。從地球出發看宇宙大尺度結構分別是:地球→太陽系→太陽系附近星際空間→銀河系→本星系群→室女座星系團→室女座超星系團→室女座超星系團附近超星系團→可觀測宇宙。

一個星系團可包含數百至數千個星系,但若根據目前的宇宙模型,大爆炸後 10 億年宇宙再電離化才變得完全透明,致使我們開始看到星系,而 ALMA 所觀察到的龐大團簇,理論上需要更多時間來演化。

此外,這 14 個星系都還是所謂的「星暴星系」(starbursting galaxy),即它們正以激烈瘋狂的速度形成恆星,研究人員估計比銀河系還要快 1,000 倍。在宇宙 14 億歲的極端環境中,這些瘋狂星系如何走到一起並開始籌建星系團,天文學家難以想像。

▲ 構成原星團 SPT2349-56 的 14 個星暴星系。(Source:美國國家無線電天文台

最終,模型預測它們將強強聯合成一個巨大星系團的核心,《BBC》報導,這個星系團規模可能與后髮座星系團(Coma Cluster)差不多,後者已經確認擁有 1,000 個以上的星系,質量是太陽質量的 10 兆倍。

這項發現無疑成為宇宙極端案例代表,但具有相當開創性,對於了解宇宙結構如何增長拼湊非常重要,預計將帶來後續大規模研究、可能引領科學家推出全新假設。研究已發表在《自然》(Nature)期刊。

註:美國國家無線電天文台(National Radio Astronomy Observatory,NRAO),建有全球三大知名望遠鏡:100 公尺口徑的綠岸望遠鏡(Green Bank Telescope,GNT)、由 27 台 25 公尺口徑天線組成的甚大天線陣(Very Large Array,VLA)、以及阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)。

(首圖來源:美國國家無線電天文台

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