天文學家犯了一個小錯誤,沒想到發現了一個非常奇怪的星系

2024-01-15     魅力科學君

原標題:天文學家犯了一個小錯誤,沒想到發現了一個非常奇怪的星系

每個人都不可能保證自己一直都不會出錯,天文學家當然也不例外。在近日的一項研究中,天文學家就犯了一個小錯誤,但令人沒想到的是,正是這個小錯誤,使得天文學家發現了一個非常奇怪的星系,下面我們就來看看這具體是怎麼回事。

此次研究的主要目的是,利用射電望遠鏡觀測宇宙深處的一種特殊的星系,它們被稱為「低表面亮度星系」(Low Surface Brightness Galaxies)。

顧名思義,「低表面亮度星系」的特點就是亮度很低,它們通常都距離我們非常遙遠,所以在我們看來,它們通常都是處於非常原始的狀態,畢竟光速是有限的,一個天體發出的光是需要一定的時間才能抵達地球的,距離越遠,需要的時間就越長,天體在我們眼中就越古老。所以對「低表面亮度星系」的研究,有助於我們更好地了解星系的形成與演化的過程。

有意思的是,在一次觀測任務中,天文學家犯了一個小錯誤,他們原本想用綠岸射電望遠鏡去觀測一個已知的「低表面亮度星系」,但在輸入坐標的時候,由於手滑輸錯了數據,這就導致瞭望遠鏡指向了一個錯誤的方位,結果就意外發現了一個非常奇怪的星系。

這個星系被命名為「J0613+52」,天文學家發現,它的亮度非常暗,其中包含著大量的氣體,但奇怪的是,這個星系之中沒有恆星,由於除了沒有恆星之外,「J0613+52」幾乎具備了星系應該有的所有特點,因此天文學家仍然將它稱為星系。

(上圖顯示了「J0613+52」的旋轉情況,偏藍代表朝向地球而來,偏紅則代表遠離地球而去)

看到這裡你可能會問了:既然「J0613+52」沒有恆星,那天文學家又是怎麼發現它的呢?其實原理並不複雜。

簡單來講,在可觀測宇宙中,氫元素的丰度最高,它們占據了可觀測宇宙質量的大約4分之3(不含暗物質和暗能量),所以從整體上來看,宇宙中大規模存在的氣體,其主要成分幾乎都是氫。

而在宇宙中自然存在的氫原子,大多都是由一個質子和一個電子構成的中性氫原子,它們有一個重要的特點,那就是它們會自發地釋放出一種頻率約為1420MHz,波長約為21厘米的電磁波,這種電磁波就被稱為「中性氫21厘米譜線」。

根據電磁波的分類,「中性氫21厘米譜線」其實就是一種無線電波,其頻率正是射電望遠鏡「擅長」的觀測頻率,天文學家通過對「中性氫21厘米譜線」進行持續觀測,就可以推測出宇宙空間中某個特定區域中的物質分布以及它們的運動狀態,而這也就是此次發現「J0613+52」的基本原理。

後續的研究表明,「J0613+52」中的氣體成分與宇宙誕生之初的氣體基本一致,也就是說,這些氣體非常古老,應該就是宇宙最早形成時的原初氣體。

正如前文所言,由於光速的限制,一個天體距離越遠,它在我們眼中就越古老,假如「J0613+52」距離我們非常遙遠,這樣的情況也是說得過去的,畢竟我們看到的是它在遙遠過去時的樣子,然而「J0613+52」與我們的距離卻「只有」2.7億光年,也就是說,我們現在看到的,其實是它在2.7億年前的樣子。

根據「大爆炸宇宙論」,宇宙誕生於大約138億年前,而在此之後的幾十萬年,原初氣體就開始形成,這就意味著,「J0613+52」在長達130多億年的時間裡,居然一直保持著它最初的模樣。這就顯得非常奇怪了,因為根據已知的宇宙規律,在經歷了如此漫長時間之後,「J0613+52」中的原初氣體應該早就演化出了大量的恆星。

為什麼「J0613+52」會如此奇怪呢?對於這個問題,天文學家目前只給出了兩種推測。一種推測是,這個星系的氣體太過稀疏,不能夠形成足夠大的氣體團來塌縮成恆星,另一種推測則是,這個星系中的物質分布非常均勻,並且很穩定,沒有受到過外力的擾動,因此就始終沒有演化出恆星。

可以看到,這兩種推測都顯得有點勉強,但就目前的情況來看,暫時還沒有更好的解釋,期待在未來的研究中,天文學家能夠有更多的發現,進而揭開這個謎團。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/6bbb68ff005ebb798cd0686833964176.html