韋布望遠鏡在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)罕見無自轉(zhuǎn)巨型星系

IT之家 5 月 10 日消息，天文學家借助詹姆斯?韋布太空望遠鏡，在一個遙遠的早期星系中發(fā)現(xiàn)了一個出人意料的特征。盡管該星系形成于宇宙尚處于非常年輕的時期，卻沒有呈現(xiàn)出任何旋轉(zhuǎn)跡象。

加州大學戴維斯分校物理與天文學系研究科學家、這項于 5 月 4 日發(fā)表在《自然?天文學》期刊上研究的第一作者本?福里斯特解釋稱，這種天體特征通常僅出現(xiàn)在距離地球近得多、且已演化成熟的巨型星系中。

福里斯特表示：“這個星系完全沒有表現(xiàn)出任何旋轉(zhuǎn)的跡象，這一點既令人意外，也極具研究價值?！?/p>

星系為何理應產(chǎn)生自轉(zhuǎn)

據(jù)IT之家了解，現(xiàn)有天體模型認為，星系在形成之初就會開始旋轉(zhuǎn)。向內(nèi)流動的氣體與引力牽引會產(chǎn)生角動量，進而帶動整個星系系統(tǒng)運轉(zhuǎn)起來。

歷經(jīng)數(shù)十億年的演化，星系之間會發(fā)生碰撞與合并，在星系密集星團中尤為常見。這類反復的相互作用，既可能增強星系自轉(zhuǎn)，也可能抵消其旋轉(zhuǎn)運動。最終，部分近鄰星系整體自轉(zhuǎn)微弱，星系內(nèi)恒星僅做無規(guī)則運動。

由于這類演化轉(zhuǎn)變本被認為需要極其漫長的時間，因此在宇宙年齡尚不足 20 億年時，就在編號為 XMM-VID1-2075 的星系中觀測到這一現(xiàn)象，令科學界倍感意外。

早期誕生的巨型星系

福里斯特及其團隊隸屬于 MAGAZ3NE（紅移大于 3 的近紅外遠古大質(zhì)量星系巡天項目），此前已利用夏威夷的 W.M. 凱克天文臺對該星系開展過研究。

福里斯特說：“此前 MAGAZ3NE 項目的觀測已證實，它是早期宇宙中質(zhì)量最大的星系之一，恒星數(shù)量已是銀河系的數(shù)倍；同時還確認該星系早已停止誕生新恒星，是極具研究價值的后續(xù)觀測目標。”

韋布望遠鏡揭秘星系內(nèi)部運動

研究團隊利用詹姆斯?韋布太空望遠鏡，對 XMM-VID1-2075 星系以及另外兩個同期星系展開觀測，得以追蹤每個星系系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)的運動狀態(tài)。

福里斯特解釋道：“這類研究在近鄰星系中已有大量開展，因為它們距離地球更近、視尺寸更大，可通過地面望遠鏡完成觀測；但對高紅移星系開展同類研究難度極大，這類星系在天空中看起來極其渺小。詹姆斯?韋布太空望遠鏡，真正推動了該領(lǐng)域的研究前沿?！?/p>

在三個觀測星系中，一個有著明顯自轉(zhuǎn)，一個結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則狀態(tài)，第三個無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但內(nèi)部恒星存在劇烈的無規(guī)則運動。

福里斯特表示：“這類特征與本宇宙局部區(qū)域的部分巨型星系特征一致，但在宇宙早期就發(fā)現(xiàn)這樣的星系，仍有些出乎意料。”

星系停止自轉(zhuǎn)的潛在原因

科研人員目前正致力于探究，該星系為何能在極短時間內(nèi)演化成科學界所稱的低速自轉(zhuǎn)星系。

一種合理推測是：它并非歷經(jīng)多次星系合并逐步演化，而是源于一次劇烈的星系碰撞。若兩個旋轉(zhuǎn)方向近乎相反的星系發(fā)生碰撞，彼此的旋轉(zhuǎn)運動便會相互抵消。

福里斯特說：“我們觀測到這個星系一側(cè)存在明顯的強光溢出現(xiàn)象，這暗示有其他天體闖入并與該星系發(fā)生相互作用，或許正在改變其內(nèi)部動力學結(jié)構(gòu)?！?/p>

搜尋更多無自轉(zhuǎn)星系

該研究團隊仍在持續(xù)搜尋宇宙早期的同類無自轉(zhuǎn)星系。通過將實際觀測數(shù)據(jù)與計算機模擬結(jié)果對比，科學家能夠檢驗現(xiàn)行的星系形成理論是否成立。

福里斯特稱：“部分天體模擬預測，宇宙早期會存在極少數(shù)無自轉(zhuǎn)星系，但這類天體本應十分稀少。我們通過觀測搜尋這類星系，既能驗證模擬結(jié)果，也能探明其實際分布數(shù)量，進而判斷現(xiàn)有星系演化理論是否準確?！?/p>