死亡星系的“幽灵之光”

美国航空航天局(NASA)的哈勃空间望远镜,拍到了一些恒星发出的昏暗的“幽灵之光”。这些恒星来自于一些早已死亡的古老星系,后者早在几十亿年前,就在引力相互作用中被撕扯得支离破碎。这些“幽灵”出没的地方,距离地球40亿光年,位于一个由近500个星系构成的巨大星系团中,编号阿贝尔2744,又被昵称为“潘朵拉星系团”。这些被死亡星系抛撒出来的恒星不再隶属于其中任何一个星系,而是像游魂一般自由穿行在这个星系团的各个星系之间。

古老星系

通过观测这些游荡的恒星发出的星光,哈勃的天文学家像法医一样拼凑起了证据,表明在长达60亿年的演变历史中,这个星系团中有多达6个星系被撕成了碎片。对星系团中的星系所作的引力动力学计算机模拟表明,这些恒星很可能来自于一些像我们的银河系一样庞大的星系。这些可怜的星系在闯入星系团中心时,遇到那里最为强大的引力潮汐力的撕扯,像太妃糖一样被拉扯得四分五裂。

天文学家很久以前就推测,在这些星系被肢解之后,抛撒出来的恒星的星光应该能够被检测到。然而,按照理论学家的预言,这些“星系团内部”的恒星星光非常微弱,因此极难被分辨出来。

“哈勃的数据揭示出了这些‘幽灵之光’,对于理解星系团的演化历史来说,这是向前迈进的重要步骤。”参与这项研究的科学家之一、西班牙加纳利群岛天体物理研究所(IAC)的伊格纳西奥·特鲁希略(Ignacio Trujillo)说,“我们还发现,利用哈勃独一无二的能力拍摄到的这些泄露天机的微光,看起来无比美丽动人。”

这项研究的第一作者、同在IAC的米雷娅·蒙特斯(Mireia Montes)补充说,“观测结果与理论上预言的、大质量星系团内部应该会发生的事情,符合得很好。”

研究团队估计,近2000亿颗流浪恒星发出的星光整合在一起,为这个星系团的总亮度贡献了大约10%。

由于这些极其昏暗的恒星在近红外波段最为明亮,研究团队强调说,此类观测只能由哈勃空间望远镜完成,因为哈勃在红外波段对于微弱的光亮极为敏感。

哈勃的观测证明,这些“幽灵”恒星富含氧、碳和氮等重元素。这意味着,这些被驱散的恒星必定第二代或者第三代恒星,因此才会富含那些在宇宙的第一代恒星内部才能融合而成的重元素。旋涡星系,比如天文学家认为已经在几十亿年前被撕碎的那些星系,能够连续不断地维持恒星形成过程,从而产生出化学上富含重元素的恒星。

阿贝尔2744星系团,总质量相当于4万亿颗太阳,是“前沿阵地”(Frontier Fields)观测项目的目标之一。这个雄心勃勃的项目为期3年,联合哈勃和NASA的其他大型空间望远镜之力,对精挑细算出来的一批星系团进行观测,帮助天文学家探测更为遥远的宇宙。星系团质量巨大,它们的引力能够弯曲从中穿过的光线,放大、增亮和扭曲它们背后的天体——这种效应被称为“引力透镜”(gravitational lensing)。天文学家利用这一效应,把这些星系团当成一个个巨大的透镜,用它们来放大更为遥远的、原本因为太过暗淡而无法被看到的星系。

蒙特斯的团队却利用哈勃的观测数据研究了作为“透镜”的星系团本身的性质。“前沿阵地”项目还观测了另外5个星系团,蒙特斯的团队计划逐一研究这些星系团,继续从中寻找诡异的“幽灵之光”。

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