大爆炸後不到 10 億年,發現史上最早的星系併合事件

作者 | 發布日期 2019 年 06 月 20 日 13:39 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly


年代最久遠的星系併合紀錄再刷新!天文學家確認 130 億光年之外出現星系併合事件,換句話說,離大爆炸還不到 10 億年時間。研究人員希望可以藉此了解元素與物質如何在歷史不斷循環累積。

如果你還有印象,去年 4 月阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)發現了早期宇宙 14 個星暴星系暴力合併的案例,這些星系位於距離地球 124 億光年遠的原星團(Protocluster)「SPT2349-56」中,也就是發生在大爆炸後 14 億年,最終它們將成為巨大星系團(包含數百至數千星系的結構)的核心成員。

現在,ALMA 再發現更遙遠的星系合併事件了,來自距離地球 130 億光年遠的 B14-65666 光源,位於六分儀座(Sextans)中;或者說,合併事件發生在大爆炸後不到 10 億年。

B14-65666 最早是由哈伯太空望遠鏡發現的物體,但在哈伯望遠鏡的紫外光譜中,B14-65666 看起來是兩個獨立的物體,當時認為也許是兩個星團,位於東北方的叫「Clump A」、位於西南方的叫「Clump B」,相隔約 6,500~13,000 光年(做個比較,銀河系直徑介於 100,000~180,000 光年)。

然而使用目前世界上最靈敏的電波望遠鏡陣列 ALMA 觀察,科學家證明這個物體實際上是 130 億年前兩個星系合併發出的光。

由日本早稻田大學研究員 Takuy​​a Hashimoto 領導的團隊,從這 2 個獨立物體的無線電波頻譜中發現了 3 個特有「指紋」:碳、氧、塵埃(這 3 種元素都會在頻譜產生獨特訊號),並且 Clump A 和 Clump B 的碳、氧及塵埃排放速度不相同。

▲ 將哈伯太空望遠鏡與 ALMA 數據結合而成的複合照片,圖中白點為恆星區,綠色為氧氣,紅色為塵埃,藍色為碳。

有了這三大訊號,團隊可以確認實際上這是兩個正在合併(130 億年前)的星系,並估計 B14-65666 總質量只有太陽質量 7.7 億倍,還不到銀河系總質量 10%(最新的精確估計值指出銀河系總質量約 1.5 兆倍太陽質量)。

此外,B14-65666 每年約新形成 200 顆太陽質量的恆星,並且 ALMA 檢測到的塵埃高溫與亮度結果,可能是由極其活躍的恆星形成引起的強烈紫外線輻射造成。

我們的銀河系經歷過無數次暴力合併,通常是銀河系併吞一個較小的星系,在極少數情況下,我們可以看到兩個大小差不多的星系合併成另一個更大的星系,這過程對星系演化史來說相當重要,許多天文學家都渴望追溯早期宇宙星系合併的歷史。

研究人員表示,下一步是尋找合併星系中是否有氮、甚至一氧化碳分子,這些能讓我們了解元素和物質如何在不斷重生死亡的星系中累積循環。新論文發表在《Publications of the Astronomical Society of Japan》期刊。

(圖片來源:ALMA

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