3 億光年外星系的巨大宇宙環,可能由黑洞組成

作者 | 發布日期 2018 年 09 月 12 日 17:20 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly

距離地球 3 億光年外,曾經有兩個星系相遇、融合,最後蛻變成環星系 AM 0644-741。現在,天文學家發現該星系巨大的外環中有幾個極明亮 X 射線源,很可能代表環是由黑洞或中子星構成。



AM 0644-741(簡稱 AM 0644)環星系位於南天飛魚座(Volans)方向,距離地球 3 億光年。2004 年時,哈伯太空望遠鏡發布了 AM 0644-741 星系圖像(如下),題為「戒指誘惑」,可以看到照片中有一個淡黃核心,它過去曾是一個正常螺旋星系的中心;環繞著中心的藍色巨大外環直徑則達 15 萬光年,比我們的銀河系還要巨大。

(Source:ESA

理論上,環星系是兩個星系交互作用,觸發引力擾動使灰塵凝結,導致年輕、大質量恆星形成、並迫使它們離開星系成為環狀。

現在,來自義大利佈雷拉天文台天文學家 Anna Wolter 的團隊,結合哈伯太空望遠鏡與錢卓拉 X 射線天文台(Chandra X-ray Observatory,CXO)數據,創造出 AM 0644-741 環星系的新合成圖像,發現環中包含數個超高光度 X 射線源(ultraluminous X-ray source,ULX,即首圖中的明亮紫色光點),很可能是由恆星質量黑洞或中子星驅動。

這些黑洞或中子星從何處來?研究人員認為是當初兩個星系相遇融合後形成。當較小星系撞進較大星系時,並非往大星系中心撞出一個洞,而是撞擊後推擠原星系的氣體,使其產生漣漪往外擴散,產生一個膨脹氣體環並引發新恆星的誕生。

而羽翼未豐的大質量恆星在數百萬年後便結束短暫生命,爆炸後留下質量介於太陽 5~20 倍的恆星質量黑洞、或質量約等於太陽質量的中子星;之後,宇宙氣體會像水流繞著排水孔一樣落向某些黑洞和中子星,並在摩擦過程中加熱,這就是錢卓拉 X 射線天文台檢測到的 X 射線源。

這圈佈滿恆星質量黑洞或中子星的環已經相當吸引天文學家的目光,但還有更神奇的現象,AM 0644-741 星系環的 X 射線源可被歸類為超高光度 X 射線源,多數天文學家認為超高光度 X 射線源在某些情況下,可能幫助找到中等質量黑洞(IMBH)。

不過目前,AM 0644-741 的超高光度 X 射線源身分都還未知,不確定全是黑洞、中子星還是兩者相混。包括 AM 0644-741 在內,錢卓拉 X 射線天文台也檢查過另外 6 個環星系,每個星系含有的超高光度 X 射線源都比其他類型星系高,因此,研究環星系將能幫助天文學家更了解超高光度 X 射線源的起源。

新論文發表在《天體物理學》期刊。

(首圖來源:NASA