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它“變暗”了!天文學家發現這個星系亮度有異常,是什麼原因?

星系是我們已知的宇宙中最大的單一結構體,恒星、行星、小行星以及黑洞都包括在其中。但是在2020年早期,天文學家們觀察到的一個星系重新整理了我們對宇宙的認知。

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就像其他所有的天體一樣,各個星系在大小上有很大的差異。其中有一個最小的星系叫 Segue 2,它“僅僅”隻擁有1000多顆恒星。另一方面,一個叫 ESO 146-IG 005 的星系是我們銀河系的10倍大。現今觀測到直徑最大的星系是 Malin 1,它直徑超過了50萬光年,是我們銀河系的5倍寬。但是科學家們仍然沒有把Malin 1或者ESO 146-IG 005 列為極大星系。在星系的分類中,“極大品質”還是一個相當新的說法。

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這個詞最開始是用來形容比太陽品質還要大100億倍的黑洞的,因而創造了 “極大品質”這個詞,比“超大品質”還要高一個等級。畢竟,一個隻有太陽品質100倍的黑洞和是太陽品質660億倍的黑洞(被發現的最大的黑洞)相比,差距還是非常大的。不過呢,“極大品質”作為一個天體物體的形容詞才剛開始被推廣使用。還有一些科學家始終不願意把這個詞用來形容星系。雖然如此, XMM-2599 星系卻已經被認為是極大品質星系了,它的故事比剛剛說的這些更令人驚奇。

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“它真的超級大”。XMM-2599星系是被夏威夷凱克天文台的天文學家們發現的。這個星系離我們大概120億光年的距離。它大到被貼上了”怪物星系”的标簽。它的特别之處并不在于它的大小以及現在擁有的恒星數量,而是它孕育恒星的速度特别快,然後又迅速停止下來。在它最初的8億年裡,XMM-2599孕育了将近3000億顆恒星。相對比而言,作為擁有相同數量恒星(樂觀估計的話)的銀河系,也是宇宙中最古老的星系之一,孕育這麼多恒星需要花135億年的時間。

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是以,在一小部分的時間裡,這個古老的星系成功創造了許多恒星,就像銀河系在其整個存在的過程中創造的恒星一樣。即使在無窮的太空中,也是令人驚奇的!是以,如果整個星系是如此的巨大且明亮,為什麼我們僅僅隻是在了解他呢?當然,随着我們所有不斷前進的技術,我們已經在很久之前就揭開了這龐大的宇宙嗎?這就是我們幾乎沒有依靠XMM-2599另一個不同尋常的方面的原因:它在宇宙甚至20億年前—超過110億年前就已經停止了恒星的誕生。

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在幾十億年前這個星系沒有産生新的恒星——盡管他的大小和品質産生了非常微弱的光。在天文界中,這被描述為“變暗”,這就是為什麼我們花費了如此長時間去發現它。歸根結底,這一發現需要一個高度專業化特殊的儀器,這種更吸引人的儀器命名為MOSFIRE。除了别的以外,MOSFIRE或者用于紅外線勘探的多天體攝譜儀可以看見人類所熟悉的可見光譜之外。

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那麼,一個星系如何“變暗”并且停止誕生新的恒星呢?這不是銀河系還未發生的事情,它現在仍然正在創造新的恒星。這個迷目前科學家還沒有一個可靠的回答。對于我們來說,“星系變暗”是一個新的現象,但基本的假設解釋的是它僅僅是耗盡了燃料。重要的是,XMM-2599沒有減少任何的品質——裡面的一切仍然在裡面——隻是其所有最亮的恒星已經滅亡了。最大的恒星經常是最亮的,但是他們往往也是有最短的壽命。

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也許這是看不見的,超大的實體曾經通過高于平均數量的這些類型的恒星提供動力。相反,像紅矮星這種長壽的恒星可能仍然存在,因為他們經常在XMM-2599星系參數範圍記憶體在。然而,以我們特定的角度,這些星系是如此的暗淡以緻于他們極其困難被察覺,是以,這是對MOSFIRE的贊譽。這一發現和“它意味着什麼”的解釋才剛剛開始形成......但是有一些結論必須得出。首先,僅僅因為這一星系目前是暗淡的并不意味着它會永久的黑暗。我們夜空中一些最亮的星系是由于銀河系的碰撞而形成的——同樣銀河系和仙女座計劃在大約45億年後發生這樣的經曆。

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和所有物質一樣,XMM-2599始終在太空中移動,是以有一天它也可以吞噬掉另一個星系,以重新獲得能量并點亮整個星系。這個星系太龐大了,以至于如果真的發生了星系吞并,天文學家表示它可以在夜空中創造星系之城。在别處,這一發現對于目前的早期天文學模型有更深遠的影響。科學家們還不明白XMM-2599是怎樣如此迅速地制造如此多的恒星,也不明白它是如何在宇宙剛誕生、一切更小更輕的時候就獲得如此巨大的品質。

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一般來說,特别是大星系隻能通過與其他星系合并的方式成為這樣,但是,基于大多數當代關于宇宙如何運作的觀點,這個星系原本應該沒有足夠的時間去合并得到它的規模。并且,看起來是因為它是我們所知的“黑暗的”,它并沒有在自從它變暗時起的數十億年裡增長,是以它是最高程度的令人撓頭的東西。這并不是說它摧毀了我們以為我們了解的關于早期天文學的一切,而隻是改變了它。

我們現在知道這個古老的星系确實存在,我們可能會預測到還有其他我們沒有探測到但和它一樣的星系。沒錯,這是個問題,但實際上它隻向我們展現了我們已經知道的東西,當談到宇宙,我們仍然有大量有待學習的東西。并且,事實上,XMMM-2599并不是完全獨立的。還有其他奇異而不尋常的星系遠在彼端,其中有一些與它有共同的特征。例如,知名如蜻蜓44的星系形狀像一個傳統的星系,但是組成它的是暗物質而非典型的恒星。與此同時,還有比如梅西耶82這樣的星系,就像宇宙之初時XMM-2599那樣,以難以置信的速度産生恒星。

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盡管如此,XMM-2599的發現已再一次打開了可能性之門。因為,如果像這樣巨大的物體可以在數十億年内都不被注意到,那麼其他的呢?在可觀測到的宇宙裡的至少1000億個星系,我們仍然有很多需要了解,關于它們的外觀以及它們怎樣運轉......不過當“新發現”威脅着重寫我們以為我們了解的一切時,總是令人興奮的!

fy:武島正,小王子,OldKid,萌神大人

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