新發(fā)現(xiàn)或改寫銀河系演化史

參考消息網(wǎng)8月30日報道據(jù)美國《科學(xué)新聞》雙周刊網(wǎng)站8月8日報道，銀河系可能一度看起來更像一個扁豆，而不是一個群星璀璨的漩渦。

(資料圖片)

在其難以估測的漫長生命周期中，銀河系等螺旋星系通常被認(rèn)為會演化為扁豆形的“透鏡”星系，然后變成橢圓狀團(tuán)塊。

但天文學(xué)家阿利斯特·格雷厄姆在今年7月號的英國《皇家天文學(xué)會月刊》上報告說，對周邊星系的分析表明，我們地球所在的銀河系和其他類似星系曾經(jīng)是透鏡星系。

如果這一分析是正確的，格雷厄姆對星系演化序列的最新假說將改寫銀河系的歷史。

沒有參與該研究的英國曼徹斯特大學(xué)天文學(xué)家克里斯托弗·孔塞利切說，“透鏡星系一直都是星系形態(tài)中遺棄繼子般的存在”，但這篇論文把它們作為星系演化的一個重要方面加以關(guān)注。

透鏡星系因其群星光環(huán)的整體造型而得名，從邊緣看去，它中間隆起，四周逐漸變薄，很像一個扁豆或透鏡。這些星系表現(xiàn)出令人困惑的混合特性，使它們假定位于星系演化序列中間的位置相當(dāng)不確定。

孔塞利切說：“一段時間以來，我們一直知道這幾乎肯定是不正確的。”尤其令人不解的是，透鏡星系雖然有螺旋狀的星系盤，但沒有大量氣體，這阻礙了它們產(chǎn)生新的恒星。螺旋星系則確實(shí)有可以形成恒星的大量氣體，科學(xué)家們也不確定透鏡星系為什么沒有。

在澳大利亞霍索恩區(qū)的斯威本科技大學(xué)任職的格雷厄姆通過考慮黑洞的情況發(fā)現(xiàn)了有關(guān)這一銀河系演化之謎的新線索。

大多數(shù)星系的中心都有一個超大質(zhì)量黑洞，當(dāng)星系融合在一起時，這些黑洞也會合并。這使星系黑洞的質(zhì)量成為其碰撞歷史的一種記錄。如果一個星系通過吞噬周邊星系而不是吸入周圍的氣體而變大，那么其黑洞相對于環(huán)繞它的恒星群應(yīng)該是很大的。

格雷厄姆利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像，對附近約100個星系的黑洞和恒星質(zhì)量進(jìn)行了比較。對于形狀相同的星系，他發(fā)現(xiàn)黑洞質(zhì)量和恒星質(zhì)量往往以一種可以預(yù)見的方式相關(guān)——但透鏡星系是例外。

在仔細(xì)研究這些透鏡星系時，他意識到它們實(shí)際上是緊密結(jié)合在一起的兩個不同的星系：一個存在大量星際塵埃，另一個沒有星際塵埃。他在今年5月號《皇家天文學(xué)會月刊》上報告的這一區(qū)分本可能是一種膚淺的觀感差異。但這些星系的黑洞質(zhì)量表明并非如此。

星際塵埃稀少和星際塵埃豐富的透鏡星系與其黑洞質(zhì)量和恒星質(zhì)量之間的關(guān)系完全不同，這說明它們的形成歷史不同，也解釋了透鏡星系表面分散的行為。星際塵埃較多的透鏡星系的超大質(zhì)量黑洞往往比螺旋星系和星際塵埃稀少星系的質(zhì)量更大。就黑洞質(zhì)量和恒星質(zhì)量而言，星際塵埃稀少的透鏡星系通常都很小。

這令格雷厄姆斷定，從演化角度而言，螺旋星系實(shí)際上處于上述兩種類型的透鏡星系之間。他的最新分析顯示，星際塵埃稀少的透鏡星系在捕捉到小型“衛(wèi)星星系”并進(jìn)行其他小規(guī)模合并后會變成螺旋星系，其黑洞質(zhì)量隨之增加，并獲取了附近的氣體。

格雷厄姆認(rèn)為，當(dāng)螺旋星系與其他大型星系發(fā)生碰撞時，它們就會變成星際塵埃豐富的透鏡星系。在他的數(shù)據(jù)集中，每一個星際塵埃豐富的透鏡星系都曾被認(rèn)作螺旋星系合并的殘留物。這些星際塵埃豐富的透鏡星系之間的碰撞就足以最終侵蝕其星系盤并摧毀它們的塵埃，從而形成滴狀斑點(diǎn)的橢圓星系。

孔塞利切說，黑洞是研究星系演化的一個很好的線索，但最新提出的這一序列假說可能存在爭議。他說，一個問題是，附近太空中的透鏡星系通常都是質(zhì)量非常小的星系，它們需要合并數(shù)十倍甚至數(shù)百倍——遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)計(jì)的100億年擴(kuò)大3倍的平均值——才能形成一個巨大的螺旋星系。

他還說，宇宙早期的情況可能有所不同。很久以前，可能曾有更大的透鏡星系。詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡或許可以解開這個答案，它可以看到極其微弱的紅外光，因此科學(xué)家能比以往任何時候都看得更遠(yuǎn)，并回望更久以前的情況。

孔塞利切說：“如果能看到宇宙更久遠(yuǎn)時間以前的樣子，就有可能看到這些星系最初形成時或在演化時的狀態(tài)。我們可能真的會對這種想法進(jìn)行測試。”