遙遠(yuǎn)而又孤獨：獨特的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)的出人意料的孤獨星系3C 297，對現(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"，其中一個星系吸收了它以前的同伴。

一個遙遠(yuǎn)而又孤獨的星系似乎已經(jīng)拉攏并吸收了它以前的所有同伴星系。美國宇航局錢德拉X射線天文臺和國際雙子座天文臺取得的這一結(jié)果可能會推動天文學(xué)家對星系在早期宇宙中成長速度的限制。

這個出乎意料的獨奏星系距離地球約92億光年，包含一個類星體，一個超大質(zhì)量黑洞在星系中心拉扯氣體，并驅(qū)動無線電波中看到的強(qiáng)大物質(zhì)噴流。這個被稱為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)千個星系。然而，3C 297是單獨存在的。

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

3C297星系被發(fā)現(xiàn)比預(yù)期的要孤獨，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包含一個類星體，一個超大質(zhì)量的黑洞在星系的中心拉扯氣體，并驅(qū)動無線電波中看到的強(qiáng)大的物質(zhì)噴流。來自錢德拉的X射線數(shù)據(jù)、來自卡爾-G-揚斯基甚大陣列的無線電數(shù)據(jù)和來自雙子座的可見光數(shù)據(jù)表明，即使3C297的周圍擁有星系團(tuán)的許多特征，但除了一個星系之外，其他的都還在。在這個合成圖中還有來自哈勃的可見光和紅外數(shù)據(jù)。天文學(xué)家認(rèn)為這最后一個大星系通過它的引力同化了其他的星系，并可能推動天文學(xué)家對星系在早期宇宙中成長速度的限制。

Missaglia和她的同事在錢德拉X射線數(shù)據(jù)中看到了一個星系團(tuán)的兩個關(guān)鍵特征。首先，X射線數(shù)據(jù)顯示，這個孤獨的星系被大量的氣體所包圍，其溫度高達(dá)數(shù)千萬度--這是通常在星系團(tuán)中所看到的。

其次，這個超大質(zhì)量黑洞的噴流在大約14萬光年外形成了一個強(qiáng)烈的X射線源，這意味著它已經(jīng)犁進(jìn)了該星系周圍的氣體。3C 297所擁有的星系團(tuán)的第三個特征，以前在卡爾-G-揚斯基甚大陣數(shù)據(jù)中報告過，就是其中一個射電噴流是彎曲的，表明它與周圍的環(huán)境發(fā)生了互動。

盡管擁有星系團(tuán)的這些重要特征，米薩利亞的團(tuán)隊從夏威夷的雙子座天文臺獲得的數(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個星系中，沒有一個有準(zhǔn)確的距離測量，實際上與這個孤獨的星系處于同一距離。

"問題是，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。"我們認(rèn)為一個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。對于這些星系來說，顯然抵抗是徒勞的。"

研究人員認(rèn)為3C 297不再是一個星系團(tuán)，而是一個"化石群"。這是一個星系拉攏并與其他幾個星系合并的最終階段。雖然之前已經(jīng)探測到許多其他的化石群，但這個化石群特別遙遠(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。"這并沒有打破我們的宇宙學(xué)思想，但它開始推動了星系和星系團(tuán)必須形成的速度的極限。"

作者不能排除3C 297周圍存在矮星系的可能性，但是它們的存在仍然不能解釋缺乏像銀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基本上將獨自度過數(shù)十億年。