新发现或改写银河系演化史

2023-08-31 13:57:56 来源：参考消息网收藏

参考消息网8月30日报道据美国《科学新闻》双周刊网站8月8日报道，银河系可能一度看起来更像一个扁豆，而不是一个群星璀璨的漩涡。

在其难以估测的漫长生命周期中，银河系等螺旋星系通常被认为会演化为扁豆形的“透镜”星系，然后变成椭圆状团块。

(相关资料图)

但天文学家阿利斯特·格雷厄姆在今年7月号的英国《皇家天文学会月刊》上报告说，对周边星系的分析表明，我们地球所在的银河系和其他类似星系曾经是透镜星系。

如果这一分析是正确的，格雷厄姆对星系演化序列的最新假说将改写银河系的历史。

没有参与该研究的英国曼彻斯特大学天文学家克里斯托弗·孔塞利切说，“透镜星系一直都是星系形态中遗弃继子般的存在”，但这篇论文把它们作为星系演化的一个重要方面加以关注。

透镜星系因其群星光环的整体造型而得名，从边缘看去，它中间隆起，四周逐渐变薄，很像一个扁豆或透镜。这些星系表现出令人困惑的混合特性，使它们假定位于星系演化序列中间的位置相当不确定。

孔塞利切说：“一段时间以来，我们一直知道这几乎肯定是不正确的。”尤其令人不解的是，透镜星系虽然有螺旋状的星系盘，但没有大量气体，这阻碍了它们产生新的恒星。螺旋星系则确实有可以形成恒星的大量气体，科学家们也不确定透镜星系为什么没有。

在澳大利亚霍索恩区的斯威本科技大学任职的格雷厄姆通过考虑黑洞的情况发现了有关这一银河系演化之谜的新线索。

大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞，当星系融合在一起时，这些黑洞也会合并。这使星系黑洞的质量成为其碰撞历史的一种记录。如果一个星系通过吞噬周边星系而不是吸入周围的气体而变大，那么其黑洞相对于环绕它的恒星群应该是很大的。

格雷厄姆利用哈勃空间望远镜和斯皮策空间望远镜拍摄的图像，对附近约100个星系的黑洞和恒星质量进行了比较。对于形状相同的星系，他发现黑洞质量和恒星质量往往以一种可以预见的方式相关——但透镜星系是例外。

在仔细研究这些透镜星系时，他意识到它们实际上是紧密结合在一起的两个不同的星系：一个存在大量星际尘埃，另一个没有星际尘埃。他在今年5月号《皇家天文学会月刊》上报告的这一区分本可能是一种肤浅的观感差异。但这些星系的黑洞质量表明并非如此。

星际尘埃稀少和星际尘埃丰富的透镜星系与其黑洞质量和恒星质量之间的关系完全不同，这说明它们的形成历史不同，也解释了透镜星系表面分散的行为。星际尘埃较多的透镜星系的超大质量黑洞往往比螺旋星系和星际尘埃稀少星系的质量更大。就黑洞质量和恒星质量而言，星际尘埃稀少的透镜星系通常都很小。

这令格雷厄姆断定，从演化角度而言，螺旋星系实际上处于上述两种类型的透镜星系之间。他的最新分析显示，星际尘埃稀少的透镜星系在捕捉到小型“卫星星系”并进行其他小规模合并后会变成螺旋星系，其黑洞质量随之增加，并获取了附近的气体。

格雷厄姆认为，当螺旋星系与其他大型星系发生碰撞时，它们就会变成星际尘埃丰富的透镜星系。在他的数据集中，每一个星际尘埃丰富的透镜星系都曾被认作螺旋星系合并的残留物。这些星际尘埃丰富的透镜星系之间的碰撞就足以最终侵蚀其星系盘并摧毁它们的尘埃，从而形成滴状斑点的椭圆星系。

孔塞利切说，黑洞是研究星系演化的一个很好的线索，但最新提出的这一序列假说可能存在争议。他说，一个问题是，附近太空中的透镜星系通常都是质量非常小的星系，它们需要合并数十倍甚至数百倍——远远超过预计的100亿年扩大3倍的平均值——才能形成一个巨大的螺旋星系。

他还说，宇宙早期的情况可能有所不同。很久以前，可能曾有更大的透镜星系。詹姆斯·韦布空间望远镜或许可以解开这个答案，它可以看到极其微弱的红外光，因此科学家能比以往任何时候都看得更远，并回望更久以前的情况。

孔塞利切说：“如果能看到宇宙更久远时间以前的样子，就有可能看到这些星系最初形成时或在演化时的状态。我们可能真的会对这种想法进行测试。”

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