宇宙迄今已知最亮星系的秘密成长史

宇宙中迄今已知最明亮的星系是类星体(quasar)WISE J224607.57-052635.0(简写为W2246-0526),它大约位在宇宙仅约14亿岁时。根据以阿卡塔玛毫米波/次毫米波阵列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)观测所做之最新研究显示它内部结构非常紊乱,正在向外抛掷几乎整个星系内的气体。类星体是中心处有非常活跃的超大质量黑洞的那些星系,会藉由向垂直于盘面的喷流向外高速抛出物质与辐射能量。

绝大部分的类星体很明亮,小部分异常者被尘埃遮蔽而显得昏暗,这类星系被称为热尘蔽星系(Hot Dust-Obscured Galaxies),又因英文的简写而被昵称为「热狗星系(Hot DOGs)」,号称宇宙最明亮星系的W2246-0526就是其中之一。

热狗星系数量很稀少,约每3000个类星体中,才有一个热狗星系。

由智利圣地牙哥Diego Portales大学的Tanio Díaz-Santos领军的研究团队透过ALMA观察W2246-0526中恒星之间的游离化碳原子的运动状况。

结果发现星系内大量星际介质处在极度混乱的过动状态,以接近200万公里的时速在星系内流窜。

这些天文学家相信这种紊乱的行为可能与星系如此明亮的现象有关。

W2246-0526所发出的总光量约是太阳的350兆倍,而之所以会这么明亮,是星系核心的超大质量黑洞周围吸积盘中的物质一般绕黑洞公转、一边落往黑洞的过程中被加热到极高温状态,因而发出大量的光。

不过,来自热狗星系中心吸积盘的强烈光亮并不能直接逸入太空,而是会先被周围浓密的尘埃吸收后又再被尘埃辐射出来,只不过再辐射的光将落在红外波段。

又因宇宙膨胀之故,W2246-0526所发出的红外辐射抵达地球时,已红移至波长更长的毫米波段,因此可以利用ALMA予以观测。

大量红外辐射对整个星系有直接且强烈的冲击。

其中邻近黑洞周围的区域,比星系其他区域加起来的总亮度还亮100倍以上,这么强烈的辐射差异会使整个星系遭受强大的辐射压。

这些天文学家猜测:或许正是因为这强烈的红外辐射能量,使得这个星系恰好处在其一生中的重要转变阶段。

此外,ALMA观测资料也显示这个星系内的气体躁动程度已经处在即将控制不住的状态;如果扰动状况无法平息下来,那么强烈红外辐射将使得星系里所有的星际气体「沸腾」起来。

根据这个ALMA观测资料所做的星系演化电脑模拟结果显示:W2246-0526里的星际气体已被迫使着向四面八方驱逐了。

如果这个情况持续下去,那么或许W2246-0526最终会转变成一个更成熟而典型的类星体。

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