大爆炸后不到10亿年,发现史上最早的星系并合事件

年代最久远的星系并合纪录再刷新!天文学家确认130亿光年之外出现星系并合事件,换句话说,离大爆炸还不到10亿年时间。研究人员希望可以借此了解元素与物质如何在历史中不断循环累积。

如果你还有印象,去年4月阿塔卡玛大型毫米及次毫米波数组(ALMA)发现了早期宇宙14个星暴星系暴力整合的案例,这些星系位于距离地球124亿光年远的原星团(Protocluster)“SPT2349-56”中,也就是发生在大爆炸后14亿年,最终它们将成为巨大星系团(包含数百~数千星系的结构)的核心成员。

现在,ALMA再发现更遥远的星系整合事件了,来自距离地球130亿光年远的B14-65666光源,位于六分仪座(Sextans)中;或者说,整合事件发生在大爆炸后不到10亿年。

B14-65666最早是由哈勃太空望远镜发现的物体,但在哈勃望远镜的紫外光谱中,B14-65666看起来是两个独立的物体,当时认为也许是两个星团,位于东北方的叫“Clump A”、位于西南方的叫“Clump B”,相隔约6,500~13,000光年(做个比较,银河系直径介于100,000~180,000光年)。

然而使用目前世界上最灵敏的电波望远镜数组ALMA观察,科学家证明这个物体实际上是130亿年前两个星系整合发出的光。

由日本早稻田大学研究员Takuy​​​​a Hashimoto领导的团队,从这2个独立物体的无线电波频谱中发现了3个特有“指纹”:碳、氧、尘埃。(这3种元素都会在频谱中产生独特信号),并且Clump A和Clump B的碳、氧及尘埃排放速度不相同。

将哈勃太空望远镜与ALMA数据结合而成的复合照片,图中白点为恒星区,绿色为氧气,红色为尘埃,蓝色为碳。

有了这三大信号,团队可以确认实际上这是两个正在整合(130亿年前)的星系,并估计B14-65666总质量只有太阳质量7.7亿倍,还不到银河系总质量10%(最新的精确估计值指出银河系总质量约1.5万亿倍太阳质量)。

此外,B14-65666每年约新形成200颗太阳质量的恒星,并且ALMA检测到的尘埃高温与亮度结果,可能是由极其活跃的恒星形成所引起的强烈紫外线辐射造成。

我们的银河系经历过无数次暴力整合,通常是银河系并吞一个较小的星系,在极少数情况下,我们可以看到两个大小差不多的星系整合成另一个更大的星系,这过程对星系演化史来说相当重要,许多天文学家都渴望追溯早期宇宙星系整合的历史。

研究人员表示,下一步是寻找整合星系中是否有氮、甚至一氧化碳分子,这些能让我们了解元素和物质如何在不断重生死亡的星系中累积循环。新论文发布在《Publications of the Astronomical Society of Japan》期刊。

(图片来源:ALMA)