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宇宙中的远古超级巨兽被发现,巨型星系成为宇宙黎明的见证者!

如果有人问宇宙中最大的天体是什么,毫无疑问我会说是星系,而且是100多亿年前的远古超级大星系。

超级星系

所谓超级大星系究竟有多大呢?以银河系为标准大过它几十倍、甚至上百倍的都有,不过这些巨型星系大多都是来自100多亿光年之外,宇宙大爆炸之后的一批古老星系。这些星系就是宇宙中最为古老的物质,甚至是见证宇宙黎明的第一批见证者。

通常我们当前所发现的星系形状大多是旋涡状的,随着观测技术的进步及观测距离的延伸,越来越多的奇形怪状的特殊星系被发现。据科学家统计旋涡状星系约占星系总数的77%,椭圆形星系占据20%,剩下的3%才是特殊星系。

灵蛇超级巨星星系

灵蛇巨型星系

灵蛇巨型星系发现与2008年由日本天文学家发现,距离地球约118亿光年,质量相当于银河系的50倍,属于一个远古宇宙时期的超级大星系,包含约50000亿颗恒星,是一个不规则球形星系,星系原始星云丰富内部造星频繁星爆现象密集,被科学家认为是由多个星系大碰撞合并而成。

此星系是被位于智利阿塔卡马沙漠中的阿尔玛射电望远镜跟阿斯特(权属归日本)望远镜所发现,阿尔玛与阿斯特可以捕捉亚毫米波段的信号,是专业用于观测远距离的观测对象。

日本神话中的灵蛇

发现灵蛇巨型星系的是日本东京大学的学生五十岚,在一次偶然的机会中他发现了这一怪物。经过反复的转换数据最后确定是一个超大型巨型星系,随后又使用了夏威夷莫纳克亚山的射电望远镜进行了位置和距离的测量,通过细致的观测确定了位置、距离和形状,起初质量测量确定是银河系的100倍,五十岚将这个怪物星系命名为灵蛇巨型星系。灵蛇是日本古代神话中的怪兽,以此命名是日本科学家的一贯做法。

五十岚在使用可见光望远镜(斯巴鲁望远镜)时发现位置出现了偏差,他认为这可能是星系前方由一团致密的星云挡住了观测视线,阿斯特望远镜可以利用亚毫米波段电波刺破云团发现目标,当时科学家普遍认为灵蛇就是宇宙中现存在的最大星系了,这让五十岚有幸成为当时轰动世界的年轻科学家。

哈勃拍到星系碰撞图片

另一个参与研究灵蛇巨型星系的科学家是哥本哈根大学的天体物理学家朱莉沃德劳,他在对灵蛇观测时发现了星系的前方存在一个小星系,正好挡住了观测视线,这个小星系会产生引力透镜效应,影响测量灵蛇的实际大小和光度值,因为引力透镜效应阻挡了观测视线,扭曲了周边的空间让光线产生了弯曲放大了灵蛇表面的现象,所以实际上可能灵蛇的质量没有之前测量的值大,不过经过纠正后的数据仍然令人吃惊,质量大小相当于银河系的50倍。

经过电脑优化去除杂噪影响,最后用计算机生成了其三维模型,得出一个被大量气体包裹的不规则椭圆形球体形状,大约有50000亿颗恒星组成的超级组合,星云气体丰富内部造星频繁,强烈的辐射波照亮了大部分宇宙。不过鉴于早期的古老恒星寿命不大通常几百万年就消香玉损了,所以就不难理解组成星系的大量星云气体如此丰富的原因。

星系碰撞过程模拟图片

对于灵蛇这类超大型星系形成的机制,科学家认为是由多个星系在大碰撞演化中缓慢融合的结果,通常星系融合时发生剧烈大规模的星爆现象,生成了大量新的恒星在其中,这就是超大星系中具有如此居多的恒星缘故。

阿尔普220号星系

阿尔普220号星系是通过红外天文望远镜被发现,恒星数量相当于银河系10倍,距离地球约2.5亿光年之外的巨蛇座。

五个星系大碰撞模拟图片

科学家在红外图像中惊奇的发现,星系周边散布着一些星星点点的暗带,这些暗带的组成恰好体现出了多个星系在大碰撞的过程中所产生的演化运行痕迹,而星爆现象来源于气体密集聚合之后所爆发,通过科学家在电脑上的模拟可以看出,整个过程极为壮观和具有震撼力。科学家认为星云气体在星系中的分布极为不均,而在大碰撞过程中各星系的气体星云被卷入中心地带成为密集区域,星爆现象就是发生在中间气体密集的区域,大量的恒星在构成创建的条件后形成。

阿尔普220号星系具有显著的星爆特点,几个星系在碰撞多重融合之后,恒星诞生频繁星爆现象频率较高,多个星系组合成了超级大星系的现象是宇宙中星系演化的重要证据。通常几个星系在横跨上百万光年的尺度上进行融合演化,经过大约几十亿年的过程形成了超级大星系。

两个星系大碰撞演化图片

科学家在模拟宇宙诞生时发现,早期宇宙的空间很小,大多的远古恒星系在狭小的空间下经历了星系大碰撞而多重融合的现象,形成了众多的超级大星系,我们的银河系当然也不例外。宇宙在诞生初期一度成为超级大巨兽的时代,那时的宇宙被超级大巨兽所主宰,不计其数的恒星和星系得以形成和演化。

加州理工大学的彼得。卡帕特是研究宇宙的大项目成员,一直致力于早期宇宙形成和远古超大型星系的科研人员。他将600多张哈勃望远镜所拍摄的远古宇宙星系图片进行电脑拼接和处理,最后得出了一张整个远古宇宙时期的星系图片,其中最为常见的就是超大型星系的观测图像和数据。

超级宇宙风图片

卡帕特所发现的那些超级大星系是当时发现最为遥远的古老大星系,位于125亿光年之外的地方,显然要早于灵蛇7亿年之久,这些远古巨兽是见证宇宙黎明最好的物证,宇宙大爆炸之后的新纪元就是被这一批古老超级大巨兽所开启的,可见宇宙诞生之后的它们在不断地碰撞融合中成长起来。

卑弥乎超级大星系

2013年11月,哈勃发现超级大星系的消息轰动世界,卑弥呼的发现是当时全世界天文学上最著名的发现。

首次发现卑弥呼的是日本东京大学的学生大内正己,当时他使用夏威夷莫纳克亚山上的斯巴鲁望远镜扫描宇宙诞生后之初的星系时偶然发现,在随后的数据校正和多种观测技术的支持下确定了卑弥呼的存在,接着全世界的观测资源也转向了卑弥呼的观测和研究。

卑弥呼超级巨型星系

卑弥呼位于130亿光年之外,也就是说距离宇宙大爆炸仅有8亿年左右,直径达到55000光年,质量相当于普通星系的10倍大小,虽说相较于其他更大的天体来说不算什么,但卑弥呼被科学家确定是宇宙大爆炸之后第一批星系的诞生标志。

卑弥呼的图像后期处理过程中,大内正己起初怀疑自己的观测数据或者数据处理错误等问题,在对原始数据进行了大量的校正反复对比后确定,这个超级原始巨兽的图像呈现在了世人面前,一个极为狭长的星系外形,浓密的气体中包含三个星系内核,这让大内正己非常兴奋,这是见证多个星系大碰撞融合成长的直接证据。

远古宇宙星系中的星爆现象

随后大内正己调用了阿尔玛望远镜进行了碳尘埃及其他物质的辐射探测,但最后的数据没有发现碳线辐射的现象,这说明卑弥呼是一个完全被气体所覆盖的超大星系,没有尘埃物质就可以认为是宇宙起源之后的第一批所诞生的天体。

对于第一代恒星或星系的诞生之谜,尘埃或重元素的出现是一个重要的标识点。加州理工大学的理查德。埃利斯也在研究卑弥呼,他认为阿尔玛望远镜是探测碳辐射的最好的技术手段,没有发现卑弥呼存在碳线辐射的问题,这不仅是个谜题也说明了卑弥呼是宇宙黎明的第一批形成的天体。

远古超级大星系的研究意义

星系大碰撞模拟图片

那些诞生于宇宙黎明时刻的远古星系被发现,对于科学家研究宇宙起源有着非同一般的价值,早期诞生的星系及天体寿命短暂,一般几百万年以后就会进入死亡时刻而后又开始重生。对于远古第二代恒星及星系的组成通常都会具有碳线的特征,这是因为恒星在毁灭之际会产生大量的碳、氧、氮等重元素,各种重元素被大规模的爆炸冲击力给抛洒向宇宙各处,我们通过观测望远镜依然可以探测到重元素的辐射波。所以重元素成为了鉴别第一代恒星的重要标签,而那些远古超级大星系也是如此,就像卑弥呼的碳线缺失一样,整个多星系多重融合过程都是以气体的形式参与构建和演化,从而见证了宇宙黎明时刻的第一代恒星及星系的诞生演化场景。

宇宙中20%左右的椭圆形星系本质上大多都是濒临死亡的物质,包括一些超级大星系在内,它们的寿命通常不会超过1000万年,从诞生之后很快进入了死亡阶段。和漩涡形星系不同的是,椭圆形星系的造星活动密集星爆现象发生频繁,这和漩涡形星系内很难找到大量的造星材料形成了鲜明的对比。在超级大星系中多数是一些老年的恒星,所以说巨型星系是接近死亡状态的星系不无道理。

超级宇宙风

巨型星系在毁灭时会发生超级风现象,我们知道通常大质量的恒星在爆炸时发生射流现象,将大量的载有重元素的物质被抛射向周围,超大星系毁灭所形成的超级风的能量足以将物质抛向几万光年之外,事实上超级风将是巨型星系改变命运的主要因素,超级风的力量把整个星系内所有的造星材料给吹响宇宙各处,从此巨型星系失去了稳定造星的机会。

巨型星系的大碰撞多重融合不仅是宇宙的过去式,而且也是未来式。漩涡形星系在演化中同样也是会出现大碰撞多重融合的现象,只不过这种过程对于我们而言极为遥远和漫长,无法见证在某一时刻所观测到的数据。不过通过计算机的模拟演化过程,我们可以感受到非常形象的大碰撞融合构建过程,科学家通过计算机模拟预演,我们的银河系跟距离2300万光年的仙女座正在以每小时40万公里的速度相互接近,这源于科学家对仙女座精确地观测得出的结论。碰撞时间预测在40亿之后,也就是说40年之后,银河系和仙女座两个星系将会产生大碰撞,大碰撞的融合演化过程将会持续30亿年,预计70亿年之后银河系和仙女座将完全融合形成了一个超级大星系。

仙女座与银河系相撞图片

至于这个超级大星系的命名问题,欢迎大家给起一个好听的名字吧!

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