發現盤狀星系比預期還「早熟」,形成於大爆炸後僅 15 億年

作者 | 發布日期 2020 年 05 月 22 日 11:48 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly


過去觀察結果表明,大爆炸發生後約 30~60 億年,盤狀星系(包括銀河系這種大型螺旋星系)才開始大量出現,然而最新研究發現有史以來最古老的盤狀星系,形成於大爆炸之後僅 15 億年。這星系如此早熟,也說明了像銀河系這種大型螺旋星系可以相對快速地成長。

最古老的大型星系如何在混亂的早期宇宙中形成?當前理論建模認為,大型星系是由許多較小星系和氣體團塊合併而成,由於過程相當「暴力」,因此在宇宙早期發現的星系看起來通常都像車禍現場殘骸,不成體統;隨著時間流逝,熱氣體與塵埃才逐漸冷卻坍塌成盤狀星系。

而模型表明,我們不會在大爆炸後不久就看到井然有序的旋轉圓盤狀星系,多數在大爆炸後 60 億年才開始具有漂亮的圓盤形狀,然而當科學家在大爆炸後僅 15 億年就看到這種盤狀星系時,證明星系的形成演化還有其他不同機制。

馬克思普朗克天文學研究所 Marcel Neeleman 團隊認為,可能是另一種「冷吸積」模式,主角為暗物質,早期宇宙中成簇不可見的暗物質做為一種龐大「骨架」,如果氣體從一開始就很涼爽,就可能會沿著暗物質細絲流入暗物質團塊中,從而積聚成大型有序的盤狀星系。

為驗證這理論,科學家利用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米陣列(ALMA)觀察早期宇宙,真的發現名為 DLA0817G 的新星系(為了紀念已故天文學家 Arthur Wolfe,也稱為 Wolfe Disk 星系),在大爆炸後 15 億年就已擁有漂亮的旋轉盤面。

這項發現讓科學家意識到早期宇宙的旋轉盤狀星系,可能並不像我們想像的那樣罕見,也許還有很多正等著我們挖掘。新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

(首圖來源:NRAO