92億光年外的星系終結者!瘋狂吞并小星系,釋放強烈光芒

宇宙中吞噬其他星球、乃至吞噬其他星系的天體,天文學家都見過。但是像3C 297這麼瘋狂的,還是第一次見。

3C 297是一個星系,距離我們大約92億光年。也就是說,我們目前看到的它的模樣,是92億年前的樣子。觀測結果表明,至少在92億年前,這里已經成為了一片寂靜的鬼蜮。經過92億年的時間,這里現在是什麼模樣,實在令人難以想象。
盡管92億年前距離我們非常遙遠,但宇宙也算是具備雛形了。根據天文學家的理論,在3C 297的位置上,應該有差不多100個星系,組成一個比較大的星系團。
意大利都靈大學的天文學家Valentina Missaglia指出:他們預計在這里看到十幾個和銀河系差不多大小的星系。要知道,銀河系的直徑達到了10萬光年,在本星系團五十多個星系中僅次于仙女座大星系,位居第二,算是比較大的星系了,可見3C 297附近原本應該有相當大的質量。然而實際觀測結果表明,只有這一個星系有這麼大的尺寸。

那麼,其他星系到底去哪了呢?
天文學家認為,3C 297自己就是答案,這個星系非常瘋狂,吞噬了它周圍的大部分星系。它那正在發出耀眼光芒的星系核,就是其中一個證據。
它的星系核并非普通的星系核,而是屬于其中特殊的一類,那就是類星體。所謂的類星體,指的是一種快速吞噬大量物質的超大質量黑洞。當這些物質向黑洞下落時,會以極高的速度相互摩擦,將動能轉化為電磁波,釋放到宇宙空間。

除此之外,超大質量黑洞周圍還有許多的等離子體運行到黑洞的兩極,在黑洞這個「粒子加速器」的加速下,以接近光速的速度從黑洞的兩極噴射到宇宙空間,這就是它的相對論性噴流。由于它們具備的能量過于巨大,許多類星體比許多星系還要明亮。
活躍的超大質量黑洞所釋放的電磁波在各個波段都比較明亮,除了可見光波段之外,天文學家還利用美國宇航局的錢德拉X射線天文台和卡爾G.揚斯基甚大陣列在X射線波段對3C 297進行了觀測,發現了一些有趣的現象。

在其中一側噴流中,天文學家發現了比較輕微的彎曲形狀,這意味著這些等離子體在噴射的過程中,遭遇了一些星系內介質,導致它們發生了轉向。
另一側的噴流也不平靜,在距離星系14萬光年的位置上,天文學家看到了一個X射線源。這意味著黑洞噴射出的等離子體在這里撞上了太空中彌散著的氣體,導致其升溫,從而釋放出X射線。
還有錢德拉X射線天文台觀測的數據表明,3C 297星系周圍空間分布著大量的高溫氣體。

這些特征可能讓你有點困惑,簡單來說,根據這些現象可以推測出來:3C 297與周圍的星系存在著相互作用,也就是它們之間通過引力相互影響,組成了所謂的相互作用星系。
天文學家指出,在和這個遙遠的類星體星系相同的方向上,確實存在著其他的星系。但我們知道,空間是三維的,盡管這些星系和3C 297的方向相同,但距離未必一樣遠。如果它們之間的距離非常遠,那麼彼此之間也是沒有任何關系的。
為了對3C 297周圍的宇宙空間有更深入的了解,Missaglia和她的同事又借助位于夏威夷的光學和紅外雙子座天文台的觀測數據,進行了綜合分析。

結果正如我們剛才所說的,在對19個星系進行分析后,他們發現,這些星系和3C 297之間的距離非常遠,彼此之間沒有什麼關系。也就是說,在其周圍的宇宙空間里,3C 297確實是比較孤獨的。
研究人員進一步得出結論:3C 297其實是一個巨大的星系團經過合并產生的,也就是所謂的化石星系群(fossil group)。
德克薩斯大學的天文學家Juan Madrid介紹說:在一個大星系的恐怖引力之下,再加上星系團內星系之間的相互作用,那些小的星系最終被大星系吞并了。顯然,對于這些小星系來說,它們完全無法抵抗命運的到來。

這已經不是天文學家發現的第一個化石星系群了,不過以前發現的化石星系群距離我們要更近一些,3C 297是目前已知最遙遠,也就是最古老的化石星系群。在其他正處于合并中的星系團內,天文學家可以看到星系之間由氣體絲狀結構連接的宇宙「超級高速公路」,物質通過這種結構源源不斷地向大星系輸送。
這一次的發現告訴我們,宇宙中這種星系團的融合出現得遠比人類想象要早,這也意味著天文學家需要重新思考這個現象是如何開始的。
德國馬克斯·普朗克天文學研究所的天文學家Mischa Schirmer指出:「要解釋宇宙如何在大爆炸后僅46億年就創造出這個系統,對我們來說可能是一個挑戰。盡管這次發現還沒有打破我們的宇宙學思想,但它推升了星系和星系團的形成速度的極限。」

在未來,我們的本星系團或許也會上演相同的劇情。根據天文學家的預測,仙女座大星系正在和銀河系彼此靠近,并有望在30~40億年內碰撞。要知道,這就是本星系團內最大的兩個星系,二者的合并將會形成一個引力更加遙遙領先的本星系團霸主。
在此期間,銀河系或許還要吞并大小麥哲倫星云。隨著新的星系的形成,或許其他的星系也難逃被吞并的命運。本星系團是否會走上 3C 297的老路呢?未來科學家會給我們一個答案。


[圖擷取自網路,如有疑問請私訊]

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