遙遠(yuǎn)而又孤獨(dú)：獨(dú)特的3C 297星系令天文學(xué)家感到不解

在距離地球92億光年的地方發(fā)現(xiàn)的出人意料的孤獨(dú)星系3C 297，對(duì)現(xiàn)有的星系形成理論提出了挑戰(zhàn)。研究人員認(rèn)為它可能是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的"化石群"，其中一個(gè)星系吸收了它以前的同伴。

一個(gè)遙遠(yuǎn)而又孤獨(dú)的星系似乎已經(jīng)拉攏并吸收了它以前的所有同伴星系。美國(guó)宇航局錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)和國(guó)際雙子座天文臺(tái)取得的這一結(jié)果可能會(huì)推動(dòng)天文學(xué)家對(duì)星系在早期宇宙中成長(zhǎng)速度的限制。

這個(gè)出乎意料的獨(dú)奏星系距離地球約92億光年，包含一個(gè)類星體，一個(gè)超大質(zhì)量黑洞在星系中心拉扯氣體，并驅(qū)動(dòng)無(wú)線電波中看到的強(qiáng)大物質(zhì)噴流。這個(gè)被稱為3C 297的星系的環(huán)境似乎具有星系團(tuán)的主要特征，這些巨大的結(jié)構(gòu)通常包含數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)星系。然而，3C 297是單獨(dú)存在的。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的意大利都靈大學(xué)的Valentina Missaglia說(shuō)："我們發(fā)現(xiàn)的這個(gè)星系團(tuán)幾乎缺少所有的星系。我們預(yù)計(jì)至少會(huì)看到十幾個(gè)與銀河系差不多大小的星系，然而我們只看到一個(gè)。"

3C297星系被發(fā)現(xiàn)比預(yù)期的要孤獨(dú)，這意味著它很可能已經(jīng)拉進(jìn)并吸收了它以前的同伴星系。3C297包含一個(gè)類星體，一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞在星系的中心拉扯氣體，并驅(qū)動(dòng)無(wú)線電波中看到的強(qiáng)大的物質(zhì)噴流。來(lái)自錢(qián)德拉的X射線數(shù)據(jù)、來(lái)自卡爾-G-揚(yáng)斯基甚大陣列的無(wú)線電數(shù)據(jù)和來(lái)自雙子座的可見(jiàn)光數(shù)據(jù)表明，即使3C297的周?chē)鷵碛行窍祱F(tuán)的許多特征，但除了一個(gè)星系之外，其他的都還在。在這個(gè)合成圖中還有來(lái)自哈勃的可見(jiàn)光和紅外數(shù)據(jù)。天文學(xué)家認(rèn)為這最后一個(gè)大星系通過(guò)它的引力同化了其他的星系，并可能推動(dòng)天文學(xué)家對(duì)星系在早期宇宙中成長(zhǎng)速度的限制。

Missaglia和她的同事在錢(qián)德拉X射線數(shù)據(jù)中看到了一個(gè)星系團(tuán)的兩個(gè)關(guān)鍵特征。首先，X射線數(shù)據(jù)顯示，這個(gè)孤獨(dú)的星系被大量的氣體所包圍，其溫度高達(dá)數(shù)千萬(wàn)度--這是通常在星系團(tuán)中所看到的。

其次，這個(gè)超大質(zhì)量黑洞的噴流在大約14萬(wàn)光年外形成了一個(gè)強(qiáng)烈的X射線源，這意味著它已經(jīng)犁進(jìn)了該星系周?chē)臍怏w。3C 297所擁有的星系團(tuán)的第三個(gè)特征，以前在卡爾-G-揚(yáng)斯基甚大陣數(shù)據(jù)中報(bào)告過(guò)，就是其中一個(gè)射電噴流是彎曲的，表明它與周?chē)沫h(huán)境發(fā)生了互動(dòng)。

盡管擁有星系團(tuán)的這些重要特征，米薩利亞的團(tuán)隊(duì)從夏威夷的雙子座天文臺(tái)獲得的數(shù)據(jù)顯示，在雙子座光學(xué)圖像中出現(xiàn)的靠近3C 297的19個(gè)星系中，沒(méi)有一個(gè)有準(zhǔn)確的距離測(cè)量，實(shí)際上與這個(gè)孤獨(dú)的星系處于同一距離。

"問(wèn)題是，所有這些星系發(fā)生了什么？"共同作者、德克薩斯大學(xué)里奧格蘭德河谷分校的胡安-馬德里說(shuō)。"我們認(rèn)為一個(gè)大星系的引力加上星系之間的相互作用太強(qiáng)了，它們與大星系合并了。對(duì)于這些星系來(lái)說(shuō)，顯然抵抗是徒勞的。"

研究人員認(rèn)為3C 297不再是一個(gè)星系團(tuán)，而是一個(gè)"化石群"。這是一個(gè)星系拉攏并與其他幾個(gè)星系合并的最終階段。雖然之前已經(jīng)探測(cè)到許多其他的化石群，但這個(gè)化石群特別遙遠(yuǎn)，在92億光年之外。(之前的化石群記錄保持者是在49億和79億光年的距離上）。

"要解釋宇宙如何在大爆炸后僅46億年就創(chuàng)造出這個(gè)系統(tǒng)可能具有挑戰(zhàn)性，"共同作者馬克斯-普朗克天文研究所的米沙-希爾默說(shuō)。"這并沒(méi)有打破我們的宇宙學(xué)思想，但它開(kāi)始推動(dòng)了星系和星系團(tuán)必須形成的速度的極限。"

作者不能排除3C 297周?chē)嬖诎窍档目赡苄裕撬鼈兊拇嬖谌匀徊荒芙忉屓狈ο胥y河這樣的大星系的原因。附近的例子是室女星團(tuán)中的M87，它在數(shù)十億年前就有大型星系的陪伴。然而，3C 297基本上將獨(dú)自度過(guò)數(shù)十億年。