天文学家发现一个大质量星系,可能打破纪录,成为迄今为止在地球附近宇宙区域发现的质量最大的星系。这个星系的具体质量仍旧是一个未知数,可能是太阳的13万亿倍,银河系的20倍。

迄今为止在地球附近宇宙区域发现的质量最大的星系

无论采取哪一种方式,ESO 146-IG 005都是迄今为止在地球附近宇宙区域发现的质量最大的星系之一。
第一幅照片由座落于智利的直径8米的双子座南方望远镜拍摄,展示了被称之为“Abell 3827”的星系团。Abell 3827距地球14亿光年,由数百个星系构成,所有这些星系通过自身引力聚集在一起。很显然,这是一个非常“富有”的星系团。很多类似这样的星系团中部都存在一个大质量星系,被称之为“中部主星系”(有时也被简称为“cD”),质量通常可达到星系团内其他任何成员的数倍。
Abell 3827星系团的中部主星系被称之为“ESO 146-IG 005”,现在已经失控。银河系也是一个大星系,质量可能是太阳的4000亿倍,但与质量更为巨大的146-IG相比,我们所在的银河系简直不值一提。 146-IG的质量远远超过我们在同样距离内发现的其他任何星系。图片中部的光全部由146-IG发出,它是Abell 3827星系团整个中部区域的统治者。
天文学家如何获知这一点?146-IG星系又如何拥有如此巨大的身躯?第二幅图片为146-IG特写,通过这幅图片我们便可清楚地知道这个星系为何拥有如此巨大的质量。正如我们在图片中看到的,146-IG星系拥有不只一个核。在这幅放大的图片中,出现在前景的两颗恒星被标注上一个“S”,我们可以不予理睬。其他5个天体均是星系核,它们充当了天文学家的一个确凿证据。ESO 146-IG 005最近非常忙绿,忙于吞噬其他较小星系,上演“同类相残”的一幕。
天文学家曾无数次观测到这种现象。目前,银河系也在吞噬其他一些较小星系,但这一过程几乎已经宣告结束。实际上,星系核很难被“消化”。由于恒星被自身引力牢牢禁锢在核心区域,质量更大的星系很难将它们全部“吸收”,这个过程需要时间。很明显,146-IG已经吞下星系团内其他很多成员,这也就是为什么它的质量会如此巨大。天文学家认为,宇宙内的绝大多数大型星系均通过吞噬其他星系的方式才拥有当前的体积。
天文学家如何才能确定ESO 146-IG 005的质量?让我们再次将目光聚焦这幅放大的图片。看到左下方的小弧光了吗?这是一个引力透镜,即一个遥远星系发出的光被146-IG的引力扭曲形成的像。当光线穿过附近一个大质量天体时,其路径会发生弯曲,就像汽车在崎岖不平的路面上行驶一样。产生干扰作用的星系质量充当了一个透镜,能够对光线产生各种各样的怪异影响。
光线扭曲程度取决于很多因素,其中包括146-IG等充当透镜的星系质量。这幅图片的背景处也出现其他透镜星系,天文学家可利用这些星系得出 146-IG的质量。然而,事情远非这么简单。天文学家很难将这个星系的质量与星系团本身、气体以及星系团内部可能并非这个中部星系组成部分的物质分离开来。也就是说,只能得出一个估计值。
天文学家利用第二种方式得出的146-IG质量与第一种方式存在巨大差异。星系团内部气体在移动并坠入中央区域时被加热。加热量(可通过观测极热气体发出的X射线进行测量)取决于星系团的质量,可用于估计所处区域的物质数量。天文学家发现,利用观测X射线得出的146-IG质量只有引力透镜方式的十分之一。很多原因都能导致这种巨大差异出现,例如用于气体分析的模型假设其呈球形并且较为平滑,但真实情况可能二者皆非。
无论采取哪一种方式,ESO 146-IG 005都是迄今为止在地球附近宇宙区域发现的质量最大的星系之一。这个星系的质量远远超过我们的银河系。在我们的银河系,可以吞噬的较小星系已消失殆尽。相比之下,146-IG却可以继续“享用”较小星系,就好像守着一个装得满满的冰箱。
令人感到庆幸的是,银河系远远不及146-IG星系。诚然,我们的银河系也通过吞噬其他星系的方式增大到当前的体积,但无限制地“暴饮暴食”已经成为过去。这无疑是一个好消息。如若不然的话,我们的附近区域将不会像现在这样平静和安宁。尚未“消化”的星系核飞来飞去,数千万亿吨气体和尘埃四处游荡以及气体发出的百万度高温的X射线,所有这些因素对星系本身而言并非什么好事。天文学家已经发现了一个正在膨胀的大型星系,这个星系可能会打破纪录成为近宇宙中最大的星系。这个星系的确切质量还不十分清楚,但是可能是太阳质量的13万亿倍,是银河系质量的20倍。
位于智利的口径为8米的南双子座望远镜所拍摄到了一个名为Abell 3827的星系团,这是一个距离我们14亿光年的星系团,其中许许多多的星系都由它们之间的引力聚集在一起。这是一个十分丰富的星系团,像许多星系团一样,其中心拥有一个超级大星系,这个大星系一般被称为中央主导星系,它往往比同一星系团中的其他星系要大好几倍。

A代表更近的背景星系的“引力透镜”弧线,B代表更远的背景星系的“引力透镜”弧线。
对Abell 3827星系团而言,被称为ESO 146-IG 005的中央主导星系却完全超出了一般情况。银河系一般被认为是一个大星系,它的总质量可能是太阳质量的4000亿倍,但是146-IG星系要比银河系大得多,而且正在向外膨胀。宇宙中,在这个距离内,这个星系比我们所能见到的其他任何星系都要大很多。你在上图的星系团中央看到的光亮部分还仅仅只是146-IG星系自身,而它其实占据着星系团的整个中心部位。
那么我们如何知道这个星系的大小,同时它又是如何变得如此之大呢?
这个星系如何变得这么大可以从上图中星系自身的特写中清晰地看到。正如你所看到的那样,这个星系拥有多个核心。在这个比例尺下,可以看到两个标为S的前景星,你可以忽略它们。其他五个有标记的物体都是星系的核心,这些核心对天文学家而言就是一个确切的证据,这个证据显示ESO 146-IG 005星系最近十分繁忙,它正在吞并其他稍小一些的星系。是的,它是一个吞并者。
这种吞并行为科学家们已经见过无数次了。银河系也处在吞并一些小星系的最后阶段,吞并过程基本上快完成了。吞并过程中小星系的核是最难“消化”的,可以说:恒星都通过它们的引力牢牢地绑在星系的核上,所以更大的星系很难完全将它们吸引过去。吞并过程很耗费时间。146-IG星系显然是一次性吞并了大量的小星系,这也就是为什么它如此巨大的原因。我们认为宇宙中最大型的星系,都是通过吞并其他星系达到现在这个规模的。
我们知道这个星系很大,但是问题是我们如何知道它到底有多大呢?
我们再来看看那张特写图片。看到图片左下方的弧形光线,那是一个 “引力透镜”,它显示出一个遥远星系发出的光被146-IG的引力扭曲了。当光线接近一个巨大物体时,光的路径会变弯,就像汽车在弯曲的车库道上行驶一样。大多数介入其中的星系就像透镜一样发挥作用,所以“引力透镜”因此得名;同时经过的光线会发生各种各样离奇的效应。
光线扭曲多少取决于很多因素,包括透镜星系的质量,在这里就取决于146-IG星系的质量。在图中还有其他背景性的透镜星系,而天文学家正是通过它们计算出了146-IG的质量。然而,也不是那么简单;将星系质量与其所在的星系团、其他气体以及位于星系团内部但可能又不属于中央星系的星系分离开是很困难的。所以我们所得到的质量只能是估计值。
更糟糕的是,当天文学家使用另一种方法去估算星系质量时,却得到了一个很不一样的结果。星系团内部的气体绕着星系团旋转时会变热,同时会落到星系团中央。热量的多少(可以通过查看极高温气体发出的X射线进行测量)取决于星系团的质量,而这个数据能够用于估计气体所在处有多少物质。天文学家发现“X射线估算的质量”仅有“引力透镜”方法估算的质量的十分之一。这种情况能够发生,一定有很多原因:比如,用于气体估算的模型是球形的,同时也是光滑的,但是气体可能不具有这两个特征。
不过无论使用哪种方法,ESO 146-IG 005仍然是附近宇宙中最大的星系,即便不是最大的星系,也是最大的星系之一。它比我们银河系要大很多,而且差距十分巨大。在我们银河系中,我们已经吞并完了小星系,但是146-IG基本上可以说仍然还站在“厨房”里,冰箱的门还大开着。
值得庆幸的是,我们的银河系不在这个星系团附近,不然也会被它吞并了。确实,我们能够具有现在的规模也是通过吞并其他小星系,但是无节制地吞并小星系的时代过去了,同时也幸好过去了,不然我们银河系也将无法幸免。吞并行为将使146-IG星系不再像现在一样平静与和平。
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