天文学家在遥远的宇宙中发现了巨大的星系“船坞”


这张G237原星系团的图像是由几台仪器联合制作而成的,它们用不同的颜色标出了代表不同观测波长的星系。右边的图像放大了这个巨大的星系“造船厂”的中心区域。CREDIT ESA/Herschel和XMM-Newton;美国国家航空航天局/斯皮策;NAOJ /斯巴鲁;大双筒望远镜;ESO / VISTA。Polletta等,2021;Koyama, Y.等人,2021

天文学家罕见地瞥见了这样一个天体,发现了一个被认为是星系“原星系团”的结构,它正在发展成为一个星系超星系团。

即使是星系也不喜欢独处。虽然天文学家已经知道一段时间,星系往往聚集在群体和星系团中,但从形成到朋友群体的过程在宇宙学中仍然是一个悬而未决的问题。

在一个发表在《天文学与天体物理学杂志》上的一组国际天文学家报告称,他们发现了一组物体,这些物体似乎是正在形成的星系的新兴聚集物——被称为原星团。

“这项发现是实现我们最终目标的重要一步:理解星系团的组装,宇宙中最庞大的结构,”亚利桑那大学斯图尔特天文台天文学的副教授Brenda Frye和这项研究的合著者说。

银河系是我们太阳系的家园,它属于一个被称为本星系群的星系团,而本星系群又是室女座超星系团的一部分。但是像处女座这样的超级星团在110亿年前是什么样子的呢?

Frye说:“我们对原始星团仍然知之甚少,部分原因是它们太微弱,太微弱,无法被光学探测到。”。“同时,已知它们在其他波长(如亚毫米)也能发出明亮的辐射。”

最初是由欧洲航天局的普朗克望远镜作为全天空勘测的一部分发现的,新论文中描述的原星团在电磁光谱的远红外区域显著地出现。通过筛选可能正在形成集群的2000多个结构样本,研究人员发现了一个原型集群,命名为PHz G237.01+42.50,简称G237。这些观测结果看起来很有希望,但要确认其身份,还需要使用其他望远镜进行后续观测。

由意大利米兰国家天体物理研究所的马里波莱塔(Mari Polletta)领导的研究小组利用亚利桑那州的大型双目望远镜(由UArizona管理)和日本的斯巴鲁望远镜的联合功率进行了观测。该小组确定了63个属于G237原星系团的星系。最初的发现发表在先前的一篇论文中,后续的观测也使用了档案数据、赫歇尔太空天文台和斯皮策太空望远镜。

Frye说:“你可以把G237这样的原星系团想象成一个星系造船厂,在那里大量的星系正在聚集,只是这个结构存在于宇宙30亿年的时候。”“与此同时,家谱可能比你想象的更接近。因为宇宙是均匀的,在各个方向上都是一样的,我们认为银河系可能在非常年轻的时候停靠在一个类似G237的原星系团节点上。”

起初,对G237的观测表明,恒星形成的总速率高得不切实际,研究小组很难理解这些数据。G237原星团形成恒星的速度似乎是银河系的10000倍。按照这个速度,原星团将很快耗尽其恒星燃料,并随后稳定下来,形成一个类似于室女座超级星团的复杂系统。

Frye说:“迄今为止在G237中发现的63个星系中的每一个都像是一个超速运转的恒星工厂。”。“就好像银河系在加班加点地组装恒星。生产速度是不可持续的。以这样的速度,供应链预计在不久的将来就会中断,并以某种方式永久关闭银河造船厂。”

如此高的产量只能通过连续注入燃料来维持,对恒星来说,燃料是氢气。Frye说,这将需要一个高效且不间断的供应链,该供应链将不合理地大量吸收新鲜天然气,为恒星形成工厂提供燃料。

“我们不知道这些气体是从哪里来的,”她说。

后来,研究小组发现,他们所看到的一些东西来自与原星系团无关的星系,但根据Poletta的说法,即使剔除了无关的观测,恒星的总形成率仍然很高,每年至少有1000个太阳质量。相比之下,银河系每年产生大约一个太阳质量。

Frye说:“我们现在拼凑出的图片是一个成功的星系造船厂,它在高效率地组装星系和其中的恒星,并拥有更可持续的能源供应。”

宇宙中的所有星系都是一个巨大结构的一部分,这个结构类似于一个称为宇宙网的三维蜘蛛网形状。宇宙网的细丝在节点处相交,这相当于类比中的银河造船厂。

弗莱说:“我们认为,这些细丝调节了氢气从星系间空间的弥散介质转移到这些节点中饥饿的、新形成的原星团结构上。”

指向未来的研究,Polletta表示:“我们在分析的过程中更多的观察在这个和其他普朗克protoclusters跟踪的目标气体,生下这些新形成的恒星和提要的超大质量黑洞,来确定它的起源和解释观察到的非凡的活动。”

弗莱说,她期待着将大型双筒望远镜的数据与美国宇航局将于12月发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测结果结合起来。

“原星团为研究天文学中的关键问题提供了一个机会,而这些问题只有这个新的天文台才能回答,”她说,“比如,是什么机制推动了巨大的恒星形成,什么时候氢供应会耗尽,迫使这个星系船厂关闭大门,变成一个类似于我们银河系所在的超星系团?”

请继续推特和我们一样脸谱网.



Baidu