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巨大星系的内核在120亿年前就已经形成

2020年01月06日 海洋宇宙
巨大星系的内核在120亿年前就已经形成

图片中央白圈内的红色天体为此次新发现的星系。通过光谱观测对该星系中的恒星运动进行调查发现,构成该星系“内核”的部分早在120亿年前就已经形成。(图片来自:国立天文台)

日本国立天文台等的研究人员组成的研究团队通过用昴星团望远镜和凯克望远镜观测,在120亿年前的宇宙中发现了比银河系更重的星系。该星系是一个停止造星活动的“安静”星系,图中白色圆圈内的红色天体是在该星系中最远的地方发现的。另外,研究团队调查星系中的恒星运动发现,构成星系“内核”的部分早在120亿年前就已经形成。这是揭示星系形成历史的重要发现。

宇宙中存在大量星系,这些星系主要可以分为2种类型。即“活跃”的星系和“安静”的星系。星系是利用气体制造恒星的造星工厂,很多星系都是活跃造星并发出明亮光芒的“活跃”星系。还有一些则是因为某种原因停止造星的“安静”星系。目前还不清楚星系变“安静”的理由,但研究人员认为,造星活动非常弱,开始变得安静的星系是解开谜团的关键。

研究团队利用凯克望远镜配备的近红外光谱仪,详细观测了在昴星团望远镜花很长时间拍出黑暗天体的宇宙区域“昴星团XMM牛顿深场”发现的安静星系。发现该星系距离地球120亿光年,也就是说,位于120亿年前的宇宙中,另外还确认,该星系的造星活动正在减弱。这是迄今为止发现的所有安静星系中最远和最古老的星系。在宇宙的历史中最先停止造星变得安静的星系被认为会是非常重的星系,此次发现的星系实际上也是很重的星系。这是一个非常有意义的发现,有助于解开逐渐变安静的星系之谜。

此外还发现,星系的“内核”几乎在120亿年前就形成了。观测发现,此次发现的120亿年前的宇宙中的星系,其恒星的运动速度与当前宇宙中存在的重星系的恒星基本相同。也就是说,120亿年前,星系中心部分(内核)的状态就已经与当前宇宙中的重星系相同了。此前利用相同测量方法发现的最古老星系位于110亿年前,此次的发现表明,星系内核的形成时间比之前认为的更早。

关于未来的研究,研究团队表示希望能够回答:“巨大的星系是如何诞生、成长并死亡的?星系的内核是何时形成的?”等问题,要想解开这些谜团,需要探索更遥远、更古老的宇宙。

巨大星系的内核在120亿年前就已经形成

此次的研究成果概念图。利用凯克望远镜对从“昴星团XMM牛顿深场”发现的“安静”星系进行光谱观测,发现该星系存在于120亿年前的宇宙,质量与当前宇宙中的巨大星系相似。因此,可以认为巨大星系的内核早在120亿年前就已经形成。(图片来自:国立天文台/Tanaka et al. 2019)

相关研究成果已于2019年11月6日发布在美国天体物理学领域的专业期刊《Astrophysical Journal Letters》上。

相关链接:
The ‘Cores’ Of Massive Galaxies Found To Have Formed A Billion Years Earlier Than Previously Thought

日文新闻发布原文

文:JST客观日本编辑部翻译