天文学家首次目睹了星系在“宇宙较量”中的战斗

一位艺术家对决星系的插图展示了类星体的辐射如何从数千光年的距离到达另一个星系。 马丁·科恩梅塞尔/ESO

（美国有线电视新闻网）— 天文学家首次在深空“决斗”中发现了两个星系。

利用近四年来地面望远镜的综合观测，研究人员看到遥远的银河系邻居以每小时 110 多万英里（每小时 180 万公里）的速度相互冲刺。一个反复向另一个发射强辐射束，驱散气体云并削弱对手形成新恒星的能力。

“这就是为什么我们称它为’宇宙比武’，”巴黎天体物理研究所（Paris Institute of Astrophysics）和智利法智利天文实验室（French-Chilean Laboratory for Astronomy）的研究员帕斯奎尔·诺特尔达姆（Pasquier Noterdaeme）说，他是发现这一发现的团队的一员。

Noterdaeme 和他的同事们探测到的是两个星系在 110 亿光年外合并成一个大星系的遥远快照。周三发表在《自然》杂志上的一项研究中描述了这些发现，为宇宙早期提供了罕见的视角，当时恒星形成和星系合并更为常见。

放大

研究人员与欧洲南方天文台的甚大望远镜 （VLT） 和智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 （ALMA） 合作，发现这个“攻击”星系的刺穿辐射来自其明亮的核心内部，即由超大质量黑洞提供动力的类星体。

据美国宇航局称，黑洞的强烈引力影响以如此高能的方式将物质吸引到它身边，以至于尘埃和气体加热到数百万度并变得发光。这些发光物质在进入黑洞之前围绕黑洞盘旋，形成所谓的“吸积盘”，高能物质射流从中心射出。

根据这项研究，类星体紫外线波的每一次爆炸都比我们银河系的辐射强大约一千倍，这会导致来自“受害者”星系中一些恒星形成苗圃的氢分子分裂和分散。

当大块气体和尘埃达到临界质量并在自身引力作用下坍缩时，就会形成恒星。然而，研究人员观察到，在被辐射驱散后，云的密度或大小不足以产生新的恒星。

随着来自受害星系的额外物质被吸引到超大质量黑洞的范围内，它为类星体提供了更多的能量。该研究的合著者、俄罗斯圣彼得堡 Ioffe 研究所的研究员谢尔盖·巴拉舍夫 （Sergei Balashev） 说，众所周知，类星体基本上会不时“关闭”，这可能会给分子云带来重组的机会。

“这真的是我们第一次看到类星体对附近星系分子气体的辐射效应，”Balashev 说。到目前为止，这种效应只是理论上的，而不是通过直接观察来证实的。

科学家们最初想更仔细地观察这个特殊的类星体，因为它在数千个低分辨率光谱中具有独特的特征，这些光谱就像遥远天体的指纹，提供了有关其成分、温度和内部活动的线索。

“这真的（就像）大海捞针，”Balashev 说。然而，该研究的共同第一作者 Noterdaeme 表示，类星体发出的光非常强大，以至于它经常超过它们自己的宿主星系，因此很难观察到附近的其他星系。

据美国宇航局称，高动态、发光的类星体很少见。美国国家科学基金会 NOIRLab 的博士后研究员安尼克·格劳德曼斯 （Anniek Gloudemans） 此前通过电子邮件告诉 CNN，已知在宇宙早期存在大约 1,000 个这些天体。

“起初，我们只知道在（攻击星系的）类星体和我们之间存在一些分子气体。直到之后，当我们开始用更大的望远镜观察时，我们才发现实际上有两个星系，“Noterdaeme 说。

ALMA （ESO/NAOJ/NRAO）/S. Balashev 和 P. Noterdaeme 等人。

虽然这对对峙在低分辨率光谱中似乎重叠，但 ALMA 的高分辨率成像能力揭示了这两个星系实际上相隔数千光年。使用超大望远镜，研究人员能够研究受类星体辐射影响的气体的密度和距离。

巴拉舍夫说，由于这些天体的光来自早期宇宙中数十亿光年之外的光，因此这两个星系现在可能已经合并了，但无法确定。

过去的爆炸

哈佛大学和史密森尼天体物理学中心（Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics）的天体物理学家金东宇（Dong-Woo Kim）说，科学家们认为，类星体和星系合并在宇宙生命周期的早期曾经更为常见，他没有参与这项研究。

当星系在引力的作用下相互拉扯时，它们会合并，而宇宙过去会更加密集地聚集在一起。Kim 说，随着时间的推移，宇宙已经膨胀，更多的星系合并成更大的星系。

Noterdaeme 说，100 亿年前是宇宙中一个有趣的时期，并补充说，天文学家将这个恒星快速形成的时期称为“宇宙的正午”。

Kim 说，虽然不那么频繁，但星系合并仍然一直在发生。即使是我们自己的银河系也有望在几十亿年后与仙女座大星系合并，但研究小组还不确定“宇宙角斗”现象是否是两个星系碰撞并形成一个更大的星系时的共同特征。

“这是一个令人兴奋的研究领域，”Kim 说。“像这样的研究可以让我们更多地了解新星系的诞生，并观察它们如何随着时间的推移而演变。”