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令人困惑的超長星系氣體尾

由西班牙安達露西亞天文研究所(Instituto de Astrofísica de Andalucía)Tom Scott領軍的國際研究團隊,發現Abell 1367星系團中又自成一小群的兩個星系CGCG 097-026和FGC1287,擁有超長的氣體尾(gaseous tail),是到目前為止同類結構中最長的。CGCG 097-026和FGC1287都是螺旋星系,距離地球約3億光年,位在獅子座方向。這項發現,將有助於瞭解星系演化。

星系團是宇宙中最大的重力結構,就像是地球上人口高度集中的大城市一樣,星系團彼此間或星系團和週邊環繞的熾熱氣體之間都會有交互作用。近幾十年來,天文學家研究發現,生存在星系團或星系群中的星系得繳「入場費」,進入星系團後,星系中的低溫氫氣會被剝奪。

少了這些氣體,等於缺乏誕生新恆星所需的材料,所以星系老化的速度比類似的星系還快許多。科學家相信,這就是為何星系團成員大都相當沈寂而不活躍,反倒是星系密度較低區域中的星系,恆星誕生現象比較活躍的原因。然而,Scott等人的研究結果很可能即將顛覆了這個觀念,或許在進入星系團之前,星系中的氣體就已經開始被掠奪了。

Scott等人利用美國國家電波天文臺(National Radio Astronomy Observatory,NRAO)的甚大望遠鏡延伸陣列(Expanded Very Large Array,EVLA)來觀測Abell 1367星系團。當他們看到這些超長的氣體尾時,都驚訝極了。兩條氣體尾的投影長度,大約是星系本身直徑的9~10倍,換言之,相當於52萬光年及81.5萬光年長;且氣體尾中所含有的低溫氫氣總量,逼近星系盤面中的含量,意味著才剛要進入星系團的影響範圍,這兩個星系就已將約一半的恆星製作材料拋在身後。

右上圖顯示Abell 1367星系團中3個星系組成的FGC 1287小星系群,底圖是史隆數位巡天(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)的可見光影像,白色的輪廓線則是電波陣列所觀測到的中性氫氣分佈狀況,可見氣體尾從FGC 1287向外上方延伸得非常遠。

流星體進入地球大氣層之後,因流星體在稠密氣體中高速移動所產生的壓力,會將流星體所含有的氫原子扯出來;同理,現行解釋星系流失氣體的理論認為:當星系進入一個大型星系團時,星系中的低溫氫氣會和瀰漫在星系團空間中的熾熱氣體交互作用而被扯出星系外,消散在星系際空間中,成為星系際介質的一部份。科學家稱此機制為「衝壓剝離過程(ram pressure stripping)」。

Abell 1367.  然而,如左圖所示,圖中的弧形綠色虛線表示星系團範圍,Scott等人觀察到的這兩個星系由於仍位在星系團介質的影響範圍邊緣外,這種衝撞剝離過程的影響力應該還不夠強,那麼到底是什麼原因造成它們會拋棄了這麼多氣體?他們檢視考量過去曾提出的各種相關理論模型,但沒有一個符合他們觀察到的現象。雖然在CGCG97-026的例子中,可以用星系群成員間的重力交互作用來解釋所觀察到的現象,但在FGC1287的例子中卻完全行不通,無法解釋為何會形成這麼長的氣體尾,也無法解釋為何這個星系中缺乏恆星天體的訊號。

雖然到目前為止,這些科學家還在傷腦筋中,不過這項發現仍讓科學家們瞭解到星系群環境效應的重要性,為研究星系演化又開了一扇知識之窗。

資料來源:A Tale of Tails[2011.12.06]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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