天文学家发现128亿年前两个星系合并

天文学家发现宇宙初期的两个星系正在进行合并。此为艺术家所绘制的示意图。（ESO/NAOJ/NRAO）

天文学家发现了宇宙初期的两个星系正在进行合并，它们将会合并成一个既明亮又巨大的星系，犹如宇宙中的“巨兽”。

日本国立天文台（National Astronomical Observatory of Japan）在8月30日发布的新闻稿中指出，天文学家发现了128亿年前的两个星系正在进行合并。这两个星系的特性显示，它们将会形成一个巨大的星系，这是宇宙中最明亮的天体类型之一。

科学家相信，宇宙是在138亿年前的大爆炸后诞生的，迄今有138亿年的历史。对于了解星系的早期演化与宇宙初期的黑洞而言，这两个星系合并的结果非常重要。

在这项研究中，日本爱媛大学副教授松冈良树（Yoshiki Matsuoka）首先藉由昴星团望远镜（Subaru Telescope）发现了两个宇宙初期的类星体（quasar）。它们位于处女座（Virgo）方向，距离地球约128亿光年。

所谓类星体是遥远星系中极为明亮的核心，它们由超大质量黑洞提供能量。这些黑洞会从四周吸收物质并发射出大量的光，致使类星体成为天空中最明亮的天体之一。

但松冈良树所观测到的两个类星体十分暗淡，这意味着它们仍在演化过程的早期。

目前最广为接受的理论是，当富含气体的两个星系合并成比较大的单一星系时，这两个星系之间的重力相互作用会导致气体掉进一个或两个星系中的超大质量黑洞中，进而引发类星体活动。

为了证实这项理论，日本国立天文台副教授泉拓磨（Takuma Izumi）的研究团队使用位于阿根廷的无线电波望远镜——阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA），对这两个迄今已知最早的类星体与其宿主星系进行研究。

他们发现，星际物质的分布（这两个星系与连接它们、由气体和尘埃组成的桥状结构）与其移动的属性清楚地表明，这些星系正在发生相互作用，而且将会合并成单一的星系。

此外，观测资料的计算结果显示，这些星系的气体总质量（大约是太阳质量的1,000亿倍）与最明亮的类星体的宿主星系的气体总质量相当，甚至更多。

有了这些巨量物质，在这两个星系合并之前，恒星爆发式生成和超大质量黑洞提供能量的情况应该很容易发生和维持。而恒星爆发式生成和活跃的类星体活动的结合预计会在宇宙初期创造一个既明亮又巨大的星系。

对于这些研究成果，主导该项研究的泉拓磨表达了他的兴奋之意。他说：“当我们首次观测这两个星系之间的相互作用时，那就像在看跳舞一样，它们中央的黑洞开始成长。”

他也期待未来的进一步研究。他提到，藉由昴星团望远镜和ALMA，他们已经开始了解这些超大质量黑洞与其宿主星系的气体的属性。然而，宿主星系中的恒星属性仍是个未知数。

他说，他们将来可经由詹姆斯・韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）来了解这些天体的恒星属性。

他说：“由于它们是人们长期寻找的高亮度类星体的祖先，它们应该成为珍贵的宇宙实验室。我希望在未来通过各种观测加深我们对它们的性质和演化的了解。”