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大爆炸后不到 10 亿年,发现史上最早的星系并合事件

年代最久远的星系并合纪录再刷新!天文学家确认 130 亿光年之外出现星系并合事件,换句话说,离大爆炸还不到 10 亿年时间。研究人员希望可以藉此了解元素与物质如何在历史不断循环累积。

如果你还有印象,去年 4 月阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列(ALMA)发现了早期宇宙 14 个星暴星系暴力合并的案例,这些星系位于距离地球 124 亿光年远的原星团(Protocluster)「SPT2349-56」中,也就是发生在大爆炸后 14 亿年,最终它们将成为巨大星系团(包含数百至数千星系的结构)的核心成员。

现在,ALMA 再发现更遥远的星系合并事件了,来自距离地球 130 亿光年远的 B14-65666 光源,位于六分仪座(Sextans)中;或者说,合并事件发生在大爆炸后不到 10 亿年。

B14-65666 最早是由哈勃太空望远镜发现的物体,但在哈勃望远镜的紫外光谱中,B14-65666 看起来是两个独立的物体,当时认为也许是两个星团,位于东北方的叫「Clump A」、位于西南方的叫「Clump B」,相隔约 6,500~13,000 光年(做个比较,银河系直径介于 100,000~180,000 光年)。

然而使用目前世界上最灵敏的电波望远镜阵列 ALMA 观察,科学家证明这个物体实际上是 130 亿年前两个星系合并发出的光。

由日本早稻田大学研究员 Takuy​​a Hashimoto 领导的团队,从这 2 个独立物体的无线电波频谱中发现了 3 个特有「指纹」:碳、氧、尘埃(这 3 种元素都会在频谱产生独特信号),并且 Clump A 和 Clump B 的碳、氧及尘埃排放速度不相同。

▲ 将哈勃太空望远镜与 ALMA 数据结合而成的复合照片,图中白点为恒星区,绿色为氧气,红色为尘埃,蓝色为碳。

有了这三大信号,团队可以确认实际上这是两个正在合并(130 亿年前)的星系,并估计 B14-65666 总质量只有太阳质量 7.7 亿倍,还不到银河系总质量 10%(最新的精确估计值指出银河系总质量约 1.5 兆倍太阳质量)。

此外,B14-65666 每年约新形成 200 颗太阳质量的恒星,并且 ALMA 检测到的尘埃高温与亮度结果,可能是由极其活跃的恒星形成引起的强烈紫外线辐射造成。

我们的银河系经历过无数次暴力合并,通常是银河系并吞一个较小的星系,在极少数情况下,我们可以看到两个大小差不多的星系合并成另一个更大的星系,这过程对星系演化史来说相当重要,许多天文学家都渴望追溯早期宇宙星系合并的历史。

研究人员表示,下一步是寻找合并星系中是否有氮、甚至一氧化碳分子,这些能让我们了解元素和物质如何在不断重生死亡的星系中累积循环。新论文发布在《Publications of the Astronomical Society of Japan》期刊。

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