太空探索/星系團間發現沙洲星系 可用以瞭解絲狀結構

星系團間發現可用以瞭解絲狀結構的「沙洲星系」。(圖/引用自臺北天文館之網路天文館網站


生活中心/台北報導

美國加州理工學院(California Institute of Technology,Caltech)天文學家Louise Edwards等人拍攝到一個不尋常的星系,就像個河口沙洲(sandbars)一般,將兩個巨大的星系團連接起來。

這些沙洲或絲狀結構(filament),分佈在星系團之間廣袤的空間中,形成格子狀的結構,一般稱為「宇宙網(cosmic web)」,可能對星系團的演化有一定影響力。雖然所佔範圍極為廣泛,卻非常難以觀測並研究其細節。2年前,科學家利用史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)的紅外之眼,呈現出Abell 1763和Abell 1770兩個星系團間的絲狀結構中,居然有恆星正在其中誕生的星系。

現在,科學家持續追蹤觀測,發現在同一個絲狀結構中,有個星系的外型呈現非常罕見的回力棒狀(boomerang),而且發出輻射的狀態與一般星 系不同。科學家認為應該是這個星系正在穿越絲狀結構,絲狀結構中的熾熱氣體掃過這個奇怪的星系而形成這樣奇怪的形狀,這讓科學家終於找到新法得以測量絲狀 結構中的粒子密度。這些研究人員希望能發現更多類似的星系,以便能更詳盡的研究這些昏暗的絲狀結構。



天文學家在距離星系團Abell 1763核心約1100萬光年遠之處發現這個彎曲的星系,並以甚大電波望遠鏡陣列(Very Large Array,VLA)和史匹哲太空望遠鏡(Spitzer)進行追蹤觀測,結果發現這個星系的電波輻射與紅外輻射的比例,和其他星系迥異。這個現象可能肇 因於它具有一對從星系中心超大質量黑洞向相反方向噴發的噴流,衝擊周遭物質而形成電波瓣(lobe),使其發出強烈的電波輻射。然而,這些電波瓣卻向後彎 曲,與星系穿越絲狀結構的方向相反,因此Edwards等人認為就是絲狀結構中的粒子推擠電波瓣中的氣體灰塵,才會讓整個電波瓣彎曲。

經測量電波瓣的弧形角度,Edwards等人估算絲狀結構中的粒子壓力,再由此算出粒子密度;這種方式有點類似觀察風箏被氣流吹動而往上飛躍的樣 式來判斷風的強度和空氣密度。由此測出的絲狀結構粒子密度約為宇宙平均密度的100倍。這個結果基本上和先前利用X射線波段研究絲狀結構的結果相符,也與 利用超級電腦模擬的預測結果相去不遠。

星系團之間通常仍有重力交互作用而形成更大的「超星系團(supercluster)」,而星系團之間還有成串的星系牆(galaxy wall)連結。這些結構都是137億年前宇宙大霹靂之後不久,宇宙暴漲時期的物質較密區域形成的;當溫度繼續降低,其中某些物質密集區變成今日所見的星 系。

至於殘存的其他氣體則散落在星系團間成為絲狀結構,絕大部分氣體仍非常熾熱,溫度高達攝氏100萬度左右,因而發射出可穿透星系團的高能X射線。因此,一般研究絲狀結構都是以X射線波段為主,先前針對絲狀結構粒子密度的研究就是由X射線波段研究而來。

然而,絲狀結構中發出X射線的氣體,其實比在星系團中還稀薄而微弱,就像在海面下的一小片沙洲般,無法像突出海面的島嶼那樣容易捕捉其存在。因此 先前對絲狀結構的研究曠日廢時,必須耗費相當大的功夫,才能獲得小小的成就。Edwards等人的發現,為天文學家提供另一個研究絲狀結構的簡單途徑,以 在地球表面的電波望遠鏡,就可以達成之前必須利用X射線太空望遠鏡才能做的事。(文/引用自臺北天文館之網路天文館網站)

 

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