科学家发现一个“吃光了”所有朋友的孤独星系。
3C 297的多波段合成图。这个孤独的星系中心有一个超大质量黑洞,有两条喷流,以及一个明亮的X射线源。而这一切都被炽热的气体包裹在内。 NASA MSFC / SAO / Chandra
130亿年前,第一批星系在宇宙中形成。这些星系的形态和现在的椭球星系有点像,但是要小很多。每个星系的中心都有一个中等质量黑洞,它们被由恒星、气体和尘埃组成的晕包裹在内。
随着时间的推移,椭球形的星系慢慢扁平化,变成了中心隆起的圆盘状。这些星系在引力的拉动下,逐渐聚集在一起,在大尺度宇宙中形成了一个个巨型结构——星系团。引力还带来了融合:这些各自带有中央黑洞的星系组装在一起,形成了中心带有超大质量黑洞的大型漩涡星系。
星系的这一演化过程依然是个谜,因为它发生的时间距离我们实在过于遥远,观测起来相当困难。
最近,一些天文学家在距离地球约92亿光年的宇宙中,发现了一个奇怪的星系。这只是一个星系,看起来非常孤单,周围什么都没有。但种种迹象表明,它的这种境遇正是它自己造成的——它吞吃了它曾经拥有的所有同伴。
主持研究的意大利都灵大学Valentina Missaglia等科学家表示,这个名为3C 297的星系同时也是一个类星体的宿主——有两条在射电频谱上十分强大的喷流,正在从其中心黑洞的两极向外涌出。
奇怪的是,这个星系拥有许多星系团才有的关键性特征。科学家发现,3C 297周围存在大量高温气体——这在星系团外部很少看到;3C 297中心超大质量黑洞喷流所形成的X射线源一直向外延伸了14万光年——这表明它一直在气体中推进;其中一条射电喷流发生了弯曲——这表明它在和周围环境相互作用。
根据这些特征可以推断那里至少存在十几个和银河系差不多大的星系——然而它们并不存在。此前的研究曾认为,3C 297周围存在至少19个星系。但新的观测数据却表明,这19个星系和地球的距离与3C 297和地球的距离相比差得很远,它们并不属于同一个星系团。
综合这一切来看,研究人员认为在那里曾经有一个由许多星系组成的星系团,其中一个星系特别大,引力特别强,结果所有其他星系都被这个星系吞吃了,融合在了一起,变成了今天的3C 297。3C 297周围的环境是星系团合并后的遗留环境。
囿于观测精度,现在不能排除3C 297周围存在矮星系,但即便真是这样,也无法解释3C 297周围为何没有大型星系。
研究人员认为,3C 297的这种孤独状态至少还将持续几十亿年。几十亿年后,它或许会在茫茫宇宙中遇到新的伙伴。
事实上科学家在宇宙中发现过许多差不多的情况,但3C 297却是迄今距离地球最远,同时也是距离宇宙大爆炸最近的一个实例。它的存在意味着在宇宙大爆炸后大约只有46亿年时,这类天体系统就已经建成。而这会向现有理论发起挑战。它表明宇宙中星系和星系团的形成速度可能要比我们之前认为的快得多。
但是,再饿也不能吃朋友啊!
X射线波段(左)和可见光波段(右)下的3C 297,分别由钱德拉X射线太空望远镜和双子座天文台拍摄。 NASA MSFC / Chandra / SAO