宇宙早期星系 A1689-zD1 發展比科學家認知更完整

作者 | 發布日期 2022 年 06 月 25 日 0:00 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


2007 年哈伯太空望遠鏡首次觀測到 A1689-zD1 星系,當時是已知距離地球最遙遠的星系之一(目前發現最遙遠的星系)。從發現 A1689-zD1 以來,天文學家持續研究,紅移值(redshift)z=7.13,推算距離地球約 130 億光年,表示此星系在宇宙大爆炸後約 7 億年就出現。

A1689-zD1認為是年輕正在形成恆星的星系,比銀河系亮度和質量略小。相對「大質量」星系,天文學家視之為研究「正常」星系(normal galaxies)演化的重要樣本。近期觀測分析發現,大小比原本認定要大,且核心流出大量高溫氣體,外圍散發一圈低溫氣體光暈,此現象比科學家以前認知的星系形成模型更活耀。

A1689-zD1前方恰好有個Abell 1689星系團,透過Abell 1689星系團的重力透鏡效應,使A1689-zD1光芒聚焦、亮度變亮得以發現。史匹哲太空望遠鏡與哈伯太空望遠鏡都能觀測到A1689-zD1,但最清楚的星系圖像資料,是由阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)觀測,從資料可看出太空望遠鏡無法呈現的細節。

▲ 阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)。(Source:ESO/C. Pontoni)

ALMA觀測資料發現,A1689-zD1碳氣體光暈分布比哈伯太空望遠鏡觀測要廣泛。A1689-zD1周圍充滿碳氣體光暈,星系觀察到的碳氣體通常與中性氫氣位於相同區域,中性氫氣區域是新恆星形成的地方,代表年輕的A1689-zD1比科學家預估還大。

儘管這類氣體也可能是因為星系形成初期發生合併或外流時結構破壞產生。無論哪種方式,都表示星系形成初期非常活耀。這發現對宇宙早期星系形成及演化的理論產生重大影響。

研究團隊也發現,A1689-zD1中心有高溫電離氣體外流跡象,這些氣體通常代表有極端高能事件,如星系中心超新星爆炸或黑洞吸積盤的強大噴流。這些高溫氣體流出與星系外圍低溫碳氣體的光暈有何關聯,引起研究人員興趣。

研究人員推測,宇宙早期階段,可在年輕星系A1689-zD1看見氣體光暈現象,表示可能很普遍。研究人員將繼續觀測宇宙早期年齡相似的星系,以確定A1689-zD1大小和活躍性是否有正常性或是異常狀況。未來也期望利用韋伯太空望遠鏡的觀測資料,取得更多樣本。研究於ArXiv網站公開。

▲ A1689-zD1位於Virgo constellation cluster,重力透鏡效應讓它看起來亮度增加9倍。(Source:ALMA

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為 A1689-zD1 示意圖,來源:ALMA