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哈勃太空望远镜发现一对正冲向银河系的矮星系

来源: 神秘的地球
时间:2016年9月21日

哈勃太空望远镜发现一对正冲向银河系的矮星系

哈勃太空望远镜发现一对正冲向银河系的矮星系

(神秘的地球uux.cn报道)据台北市立天文科学教育馆之网路天文馆:美国太空望远镜科学研究所(Space Telescope Science Institute)天文学家Erik Tollerud等人利用哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)观测资料,发现有一对矮星系(dwarf galaxies)正从太空中的「荒漠区」往邻近的「都会区」移动中。

这些天文学家估计,它们大约沉寂数十亿年之后,星系内的恒星诞生速度将会暴增,从而加入星遽增星系的行列。我们现在所见到的这对星系的状况,或许是宇宙早期普遍存在的景象,所以或许能透过它们,进一步取得星系形成与演化的线索。

这对晚熟的矮星系分别为双鱼座A星系与B星系(Pisces A and B),从它们诞生迄今,生命中的绝大部分时间都待在本地空洞结构(Local Void)里,这是一个直径约1.5亿光年的大尺度结构,如其名般,空洞内仅有少数星系分布其中。但是后来受到星系密集区的重力牵扯,这对孤单的星系对终于进入一个星系际气体充盈的拥挤区域;在冲入这些丰富气体的过程中,不断有气体落入双鱼A和B星系内,使得它们的恒星诞生速率开始加快。不过这些天文学家有另一个猜测是这对星系可能遭逢一个气体丝状结构(gaseous filament),会压缩星系内的气体,让星系内的恒星诞生情形加剧。考量这对星系的位置后,Tollerud等人认为双鱼A与B星系应该是位在一个邻近的浓密气体纤维状结构的边缘,而目前这对星系各自含有约1000万颗恒星。

现行理论认为在数十亿年前的宇宙早期,矮星系是大型星系的建造基石。由于双鱼A和B星系大多时间是处于空旷的太空荒漠区,让它们恰好避开宇宙中破坏力最强的一段时期。 Tollerud表示:因为处在本地空洞结构内的关系,减缓了这对星系演化速度;之所以认为这对星系之前是位在空洞中,乃是因为它们的氢含量比类似的星系还高一些。在宇宙较早时期的星系,会含有较高的氢浓度;但是相较于同龄且化学组成丰富的,这些矮星系因为恒星形成活动不踊跃之故,使其似乎保留了更多的原始化学组成。此外,与邻近宇宙中其他有恒星形成正常进行的典型星系相较之下,这些矮星系的结构也比较紧实一些。

与典型星系比较,矮星系小而暗,所以并不容易发现这些矮星系。 Tollerud等人是透过一个利用电波望远镜测量我们银河系中的氢含量的特别巡天计划发现双鱼座A与B这对矮星系。这项巡天计划捕捉到数千个小而致密的氢气云球,绝大部分云球位在我们银河系内,另外辨识出有30~50个可能是银河系以外的其他星系。这些天文学家利用位在美国亚利桑纳的WIYN望远镜以可见光波段研究其中最可能是星系的15个云球。根据观测结果Tollerud等人再选出2个最可能是邻近星系的云球,另外透过哈勃太空望远镜的先进巡天相机(Advanced Camera for Surveys)来进一步研究这2个天体,最后终于确定它们两个,即双鱼座A与B都是矮星系。

哈勃太空望远镜的敏锐解析力,可以将邻近但昏暗的矮星系中个别恒星解析出来,这些天文学家可据估计这些矮星系的距离。距离是决定星系亮度的重要参数,而这个哈勃观测还有一项工作就是要估算这些星系离最近的空洞结构有多远。最后得出:双鱼A星系距离约1900万光年,双鱼B星系约3000万光年。

分析矮星系内个别恒星的颜色后,天文学家能追溯这两个星系内的恒星形成历史。这两个星系各含有约20~30颗明亮的蓝色恒星,这代表它们非常年轻,少于1亿岁。 Tollerud等人由此判断:在距今不到1亿年之前,这些星系内的恒星形成率增加了一倍。但当这些星系最终成为某个大型星系的卫星星系之后,那么它们的恒星形成率又再度减缓,这是因为没有新的气体补充造星所需原料,当原本的存料用罄之后,便将完全停止制造新恒星。不过目前并不清楚这个停止造星的阶段何时会发生,所以合理的猜测是恒星形成率至少还会上涨一阵子。

Tollerud等人希望能再经由哈勃观测到类似的矮星系。他们也计划从帕洛玛巡天望远镜及泛星快速回应系统巡天计划(Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System (Pan-STARRS) survey)观测资料中筛选可能的矮星系。未来也将利用广角巡天望远镜,如智利的LSST(Large Synoptic Survey Telescope)或中国大陆的500米电波望远镜等,能发现更多这类矮小的星系邻居,如此一来,才能进一步了解这些矮星系们的性质与在星系演化、宇宙演化中所扮演的角色。

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