大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud）是銀河系最近的鄰居之一。這個矮星系在南半球夜空中可見，其視直徑大約是滿月的 20 倍。天文學家推測，大麥哲倫星系並非繞著銀河系公轉，而是剛完成了一次與體積和質量遠大於自己的銀河系的近距離接觸。在這次接觸中，大麥哲倫星系穿越了銀河系的氣體暈，結果其結構受到嚴重破壞，並流失了大部分的自身氣體暈。
天文學家最近利用哈伯太空望遠鏡首次測量了大麥哲倫星系的氣體暈大小，發現其直徑僅約50,000光年，異常小而緻密，僅為類似質量星系氣體暈的十分之一。這顯示，大麥哲倫星系在穿越銀河系巨大的氣體暈時，受到衝壓力（Ram Pressure Stripping）的影響，氣體暈被壓縮或截斷，導致流失了大部分氣體，僅剩下原來的10%，並形成了尾隨這個矮星系的氣體尾流。
你可以將銀河系想像成一個巨大的吹風機，在大麥哲倫星系靠近我們時，不斷將它的氣體吹走。然而，大麥哲倫星系是一個倖存者。儘管損失慘重，它憑藉相對較高的質量（約為銀河系的10%），仍能保留足夠的氣體以繼續形成新恆星，新的恆星形成區域依然活躍。相比之下，若是質量更小的星系，這種劇烈的相互作用通常會導致它們無法倖存，只剩下一群老化的紅色恆星。
▲ 藝術家繪製大麥哲倫星系近景。大麥哲倫星系是矮星系，也是銀河系最近鄰居之一。科學家認為，大麥哲倫星系剛完成穿越銀河系的氣體暈。明亮紫色弓形震波代表大麥哲倫星系撞擊氣體暈的前緣，因銀河系氣體暈推回給大麥哲倫星系，導致氣體暈受壓縮，衝壓力剝離大麥哲倫星系大部分氣體暈，並吹向後方，形成流動氣體尾流。目前大麥哲倫星系被殘存氣體暈包裹。此結合大麥哲倫星系的真實影像與藝術的星系氣體暈效果。（Source：NASA / ESA / R. Crawford (STScI)）
這項研究利用28個明亮的類星體當背景光源，調查大麥哲倫星系的氣體暈。類星體是距離銀河系極為遙遠但非常明亮的活躍星系核，如同燈塔般發出強光。當這些光穿過大麥哲倫星系的氣體暈時，部分光被吸收，科學家藉此「看見」氣體暈的存在。為完成這項研究，研究團隊分析了這28個類星體在哈伯太空望遠鏡的紫外線觀測數據。由於地球大氣層會阻擋大部分紫外線，而哈伯是目前唯一能進行紫外線觀測的太空望遠鏡，因此這項研究完全依賴於哈伯的能力。論文發表於《天體物理學快報》（The Astrophysical Journal Letters）（Mishra et al. 2024）。
▲ 藝術家繪製大麥哲倫星系（LMC）穿越更龐大的銀河系氣體暈（MILKY WAY HALO）近景。這次穿越使交會大麥哲倫星系的大部分氣體暈因衝壓力剝離，形成如彗星尾巴般的氣體尾流（STREAM）。然而，大麥哲倫星系仍保有緊密的殘餘氣體暈（IMC HALO），且科學家認為這部分殘餘暈不會完全消失。團隊利用28個類星體（DISTANT QUASARS）當背景光觀測大麥哲倫星系氣體暈。線條代表哈伯太空望遠鏡從地球（TEARTH）軌道觀測穿過大麥哲倫星系氣體暈到遙遠類星體的視線。（Source：NASA / ESA / R. Crawford (STScI)）
▲ 藝術家繪製大麥哲倫星系（LMC）與銀河系氣體暈交會過程。上方右側中間顯示大麥哲倫星系開始撞入銀河系龐大氣體暈，明亮紫色弓形震波代表大麥哲倫星系氣體暈撞擊前緣，因銀河系暈反作用力被壓縮。中間為部分大麥哲倫星系的氣體暈剝離並吹向後方，形成流動氣體尾流，最終掉入銀河系。下方為作用進展，大麥哲倫星系如彗尾氣體尾流逐漸明顯，緊密大麥哲倫星系氣體暈仍保留。大麥哲倫星系剛通過與銀河系最近接近點，正再次向深空移動，科學家認為殘存氣體暈不會完全消失。（Source：NASA / ESA / R. Crawford (STScI)）
銀河系與大麥哲倫星系的相互作用為天文學家提供了一個獨特的研究機會，不僅有助於揭示星系交互的複雜機制，還能讓我們重現早期宇宙中星系靠近時的情景。接下來，研究團隊計劃探測尚未被深入研究的大麥哲倫星系氣體暈前側區域，這是其氣體暈與銀河系氣體暈正面碰撞的地帶，彷彿兩個氣球相互擠壓形成的壓縮區域。這項研究將進一步解析這場宇宙交互作用的關鍵細節。
（本文由 台北天文館 授權轉載；首圖來源：NASA, ESA. Acknowledgement: Josh Lake, Public domain, via Wikimedia Commons）
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