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韦伯望远镜拍到了幼年“银河系”

Linvo说宇宙 2023/7/4 12:17:05 责编:梦泽

上回说通过往银河系外发射探测器来观察银河系全貌完全不现实,如今我们对银河系棒旋外形的认识主要来源于间接观测,比如通过射电望远镜对星际空间中的氢 21 厘米线的观测等。

研究银河系,除了对银河系本身进行研究外,其实我们还可以通过观察周围类似星系来间接推测本星系的情况。毕竟基于宇宙学原理,宇宙是均匀且各向同性的,无论是恒星还是星系,任何天体只要放到宇宙中,那都不是独一无二的。

尤其是在研究时间跨度很大的目标时,比如说太阳的演化,那我们不可能一直等着它变化吧。我们只能通过研究处于不同演化阶段的其他类似恒星来建立统一的模型,然后把太阳代入到这个模型中,从而推测它的前世来生。

研究银河系的演化也是一样,我们先从广袤的宇宙中筛出一部分星系,基于它们建立星系的演化模型,然后再把银河系代入,从而推测其演化过程。

但是不管是恒星还是星系,这些人为建立的模型注定是粗糙的,它仅仅是根据已掌握的有限数据建立起来的临时模型。随着后续获得更多更精确的观测数据,模型也会随之更新,从而变得越来越完善。

这也是经常提到的科学的研究方法。科学不代表正确,更不代表真理,它更像是一种方法论,引导着我们一步步地向真相靠近

说回通过相似星系研究银河系。其实在银河系附近本星系群中就有一个星系和我们银河系很像,没错,就是著名的仙女座星系(M31)

仙女座星系就像是银河系的“放大版”,无论是整体的轮廓还是内部的螺旋结构都和银河系十分相似。甚至这几年科学家发现它似乎也有一个棒状的核心,这说明它很可能和银河系一样也是一个棒旋星系

就连仙女座星系外围的晕也和银河系差不多,这里的恒星通常也都是些贫金属的“大龄”恒星。这说明仙女座星系和银河系一样,也有着相似的演化过程,包括在百亿年的时间里通过大量吞并周围的矮星系逐渐成长为今天的规模。

除了仙女座星系这样的成熟星系,在之前韦伯(韦布)望远镜拍摄的照片中,天文学家似乎还看到了幼年时期的“银河系”。

这张照片之前我们介绍过,这是一张深场照片,在沙粒面积的天区中包含了数千个星系。在前景星系团的引力透镜作用下,一些背景天体被放大了 10~100 倍。在被拉长放大的背景图像中,天文学家看到了一个被亮点围绕着的细长结构。

这是一个红移有 1.378 的遥远星系,我们看到它的样子还停留在大爆炸后大约 40 亿年。它周围的那些小亮点,其实是些古老的球状星团,每个都由上百万颗恒星组成。这些星团围绕着星系,犹如炫丽的烟火,于是人们给该星系起了个形象的名字 —— 火花

通过金属元素和演化模型等分析,天文学家认为火花星系与银河系十分类似,很像银河系的幼年时期。那个时期的“银河系”(也就是火花星系)它只有今天银河系质量的 3%,此时的它正在忙着吞并周围的卫星星系以及那些球状星团。预计再过个九十或者上百亿年,那时的它将会达到今天银河系的质量。

这样一个银河系的“幼年镜像”,对天文学家来说如获至宝,它对研究我们银河系的演化非常有帮助。因为对于银河系早年间的往事,今天的我们无论如何都无法直接获知。但是有了这个样本,原本只存在于理论中的银河系“儿时”模样包括行为都将变得有迹可循。

比如那个长期困扰天文学家的谜题 —— 球状星团是怎么来的。对于银河系中的球状星团,我们只知道它们非常古老,但是究竟有多古老、当时是怎么形成的,这些细节我们仍然不是很清楚。

而现在通过“火花”这种幼年镜像星系,我们能更容易地确定其球状星团的年龄和情况。毕竟区分 78 岁和 88 岁不太容易,但是 8 岁和 18 岁还是很容易看出来的。

目前认为,球状星团和早期的星系都诞生于宇宙中的原始气体云(比如高密度的中性氢云)。由于星系的构成更加复杂,而星团相对简单,这就是为什么一些球状星团中的恒星比它们所在的星系更加古老。

不过为了更好地了解火花星系及其周围星团的演化,天文学家还需要对更多的类似星系和星团进行观测,以便进一步地完善相关理论。

本文来自微信公众号:Linvo 说宇宙 (ID:linvo001),作者:Linvo

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关键词:银河系宇宙

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