壯觀螺旋星系：吞噬鄰近矮星系不斷壯大(組圖)

2010-09-17 21:24

據美國國家地理雜誌網站報導，在最新進行的一次觀測中，天文學家發現了螺旋星系通過吞噬矮星系不斷成長壯大的新證據。科學家表示矮星系是宇宙中形成的第一批系統，它們隨後合併形成更大的系統。我們當前在銀河系等螺旋星系周圍觀測到的矮星系是這一過程的倖存者。

1.積滿塵埃的向日葵星系

照片於2005年拍攝，最近對外公布，呈現了螺旋星系M63。M63也被稱之為「向日葵星系」，周圍的塵埃和氣體形成一個可怕的暈輪。在對螺旋星系進行觀測時，美國新墨西哥州的一架遠程遙控私人望遠鏡拍攝下這幅照片。天文學家從照片中發現了星系吞食過程的殘留物，通過對這些殘留物進行研究，他們可以發現螺旋星系的更多秘密。

體積較大的螺旋星系含有數千億顆恆星，天文學家認為，大型螺旋星系通過「吞噬」附近的矮星系(只含有幾十億顆恆星)不斷生長壯大。矮星系是體積較小的衛星星系，它們被拖向飢餓的螺旋星系並在巨大的引力作用下被撕成碎片。在隨後的幾十億年時間內，矮星系降級為束狀和捲鬚狀結構，被稱之為「潮汐流」。再經過幾十億年時間，這些微弱的恆星流將被螺旋星系吞噬。

自1997年以來，天文學家便在我們的銀河系和鄰近星系周圍，發現潮汐流以及其他與星系內狂暴的吞食事件有關的結構。此次最新觀測由馬克斯·普朗克天文學研究所的大衛·馬特奈茲-德爾加多領導，第一次證明更為遙遠的星系周圍同樣存在這些結構，進而有力地支持了「以大吃小」這一星系演化理論。馬特奈茲-德爾加多在一封電子郵件中表示：「這一過程對橢圓星系來說同樣非常重要。我們只研究本地宇宙內位於銀河系附近並且質量與之接近的螺旋星系，因此可以瞭解銀河系的形成。」

2.向日葵星系的隱藏花瓣

第一幅照片的負片，位於照片中部的是這個向日葵星系的主體。這幅負片揭示了螺旋星系M63週圍微弱的潮汐流結構。M63距地球3000萬光年，寬度達到 6萬光年。儘管距離極為遙遠，但只需藉助普通的業餘望遠鏡，我們便很容易在北斗七星附近的北部天空發現這個星系的身影。實際上，此次觀測過程中拍攝的照片均出自私人望遠鏡之手，這些望遠鏡位於美國新墨西哥州、加利福尼亞州以及澳大利亞，裝有可在市面上買到的照相機。

3.骯髒的食客

在此次新觀測過程中拍攝的一幅照片的負片，黑色的臂狀結構和微弱的恆星雲環繞NGC 7531螺旋星系。研究小組表示，觀測結果顯示質量只有螺旋星系1%至5%的大型潮汐流在這種星系周圍較為常見。本地宇宙的星系群存在幾個潮汐流，其中包括大角星流，這些潮汐流應該是一顆被銀河系吞噬的矮星系的殘餘。但星系通過吞噬生長並不是潮汐流的唯一來源。麥哲倫流是連接恆星與大小麥哲倫星雲的一座橋樑，據信由銀河系的兩個衛星星系險些發生碰撞形成。

4.恆星帶環繞星系

畫家想像圖，橙色斑點是一個小型衛星星系，隨著被一個體積更大的螺旋星系的巨大引力撕裂，衛星星系形成一個恆星帶。在此之前，天文學家利用詳細的電腦模型展現螺旋星系周圍的潮汐流以及其他星系吞食標誌可能的景象。新觀測結果顯示，所有預測中的特徵都存在於宇宙之中。研究論文作者表示，這是一個強有力的證明，證明當前有關星系演化的模型是正確的。馬特奈茲-德爾加多說：「根據宇宙論模型的預測，類似銀河系這樣的星系通過吸積100到200個矮星系形成。」

5.傘形結構

照片呈現了距離地球大約3500萬光年的螺旋星系NGC 4651，一個被撕裂的矮星系的殘餘形成與眾不同的傘形結構。這把「雨傘」是此次觀測中發現的亮度最高的潮汐流。天文學家第一次發現這個結構是在1959 年，但被解釋為一個被吞噬的矮星系的殘餘還是第一次。

6.潮汐退卻

畫家的想像圖，展現了被撕裂的矮星系形成NGC 4651傘形潮汐流的可能路徑。在可見像中，這個星系的盤部分隱藏起來，此次新觀測使用的NGC 4651負片揭示了星系東側另一個恆星碎片殼，為矮星系之死提供了線索。馬特奈茲-德爾加多說：「矮星系是宇宙中形成的第一批系統，它們隨後合併形成類似銀河系這樣更大的系統。我們當前在銀河系和仙女座星系等螺旋星系周圍觀測到的矮星系是這一過程的倖存者。」

7.風暴之眼

螺旋星系NGC 1084照片的負片，揭示了好似被星系「拋棄」的潮汐流；位於負片中部的星系猶如一個風眼。此前對這個螺旋星系進行的一項研究發現，NGC 1084在過去大約4000萬年時間內經歷了一系列短暫而猛烈的恆星形成過程。天文學家認為這些恆星形成大爆發與NGC 1084和富含氣體的矮星系合併有關。

研究論文作者指出，結合正片和負片對星系進行研究已成為科研人員研究遙遠星系通過合併不斷成長的一項新技術。目前，一項針對更多星系的觀測正在進行之中，研究小組計畫利用觀測數據確定當前的模型能否用於預測，在吞噬體積較小鄰居的螺旋星系周圍觀測到的不同結構出現的頻率。馬特奈茲-德爾加多等人的螺旋星系觀測研究論文將刊登在《天文學雜誌》上，預印版現已刊登在arXiv.org網站上。