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發現極稀有的新型態星系

天文學家利用位在智利的超大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT)、雙子南座望遠鏡(Gemini South telescope),以及位在夏威夷的加法夏望遠鏡(Canada-France-Hawaii Telescope,CFHT)進行觀測,發現了一種新型態的星系。這種暱稱為「青豆星系(green bean galaxies)」的新型態星系,外觀相當特殊,環繞中心超大質量黑洞的周圍物質所發出的強烈輻射照耀整個星系;已知的這類星系數量屈指可數,相當罕見。

許多星系都在其中心安置著一個超大質量黑洞,黑洞周圍的氣體物質環繞黑洞的過程中,能發出強烈輻射,使星系中心附近非常明亮部分。然而在青豆星系的案例中,卻是整個星系都在發光!這是迄今已知黑洞驅動發光的案例中,發光面積最大、最亮的。天文學家認為可能是這些星系中心的超大質量黑洞先前非常活躍,不過現在恰好「關機」了。

來自雙子天文臺的天文學家Mischa Schirmer在許多遙遠宇宙的影像中搜尋星系團,當他檢視其中一幅來自CFHT的影像時,偶然發現其中有個怪異天體,看起來是星系,但卻是綠色的。這和以前看過的其他星系都不同,因此感到相當意外。他迅及申請歐南天文台(ESO)VLT觀測時段,企圖尋找到底是什麼原因造成這股綠色光輝。ESO在他提出申請後數天,很快地就撥給他一個特別觀測時段;VLT觀測完後10分鐘,人在德國的Schirmer就已經收到觀測影像,他也很快地就確認他發現了一種新型的天體。

這個新型星系位在寶瓶座方向,按其所在位置的座標將之編號為J224024.1−092748,或縮寫為J2240,距離地球約37億光年左右。

在Schirmer宣布其發現之後,他的同僚便徹底搜索近10億個其他星系,最後找出另外16個性質類似的星系,並利用雙子南座望遠鏡進行確認。這種星系相當罕見,平均約邊長13億光年的立方空間,才出現1個青豆星系。這些天文學家們之所以稱它們為青豆星系,不僅是因為它們綠色的外表,而且因為它們有點像所謂的豌豆星系(green pea galaxies),但比豌豆星系還大。豌豆星系是一種體積小、但非常明亮且正經歷瘋狂恆星誕生過程的星系,2007年首度透過Galaxy Zoo計畫發現,豌豆星系的質量約僅有銀河系的1/200而已。

超大質量黑洞周圍的物質會發出強烈輻射,並讓周圍的氣體游離,因此可發出強烈的光芒。典型活躍星系核心的發光區域通常都很小,最多為星系直徑的10%而已。然而,像J2240這類青豆星系,發光區域則遍及整個星系;而其中又以J2240的發光區域最大、最亮。氧離子能發出明亮的的綠光,或許就是這些青豆星系怪異顏色的來源。

Schirmer表示:這些發光區域就像是貼在星系上的溫度計一樣。因為通常這類發光區域既不大,也不亮,只能在鄰近的星系中看到;然而,青豆星系的發光區域卻這麼大又這麼亮,因此即使它們距離遙遠,但天文學家們或許仍可以透過這些發光區域,詳細地瞭解這種星系的物理特性。

不過,Schirmer等人進一步分析時,卻發現了另一個令人疑惑之處。J2240星系中心超大質量黑洞的活躍程度,似乎比它發光區域大小和亮度應該有的程度還小許多。Schirmer等人推測:或許J2240的發光區域是過去黑洞比較活躍時的殘餘回光(light echo),當殘餘的輻射通過星系而逸入太空後,便會逐漸變暗。

如果Schirmer等人的推測正確,那代表青豆星系就是正處於超大質量黑洞從非常活躍到歸於寧靜的短暫過渡階段的星系。在宇宙早期,星系比較活躍,星系中心的黑洞吞噬周遭恆星與氣體而愈長愈大,也愈來愈亮,發出的的光至少是整個星系全部恆星總亮光的100倍以上。J2240星系裡的回光讓天文學家得以探究這些活躍天體歸於寧靜的過程如何、為何以及何時會發生,還有為何在年輕一點的星系中,鮮少見到青豆星系。Schirmer等人因而計畫要做的下一步,就是用X射線和光譜來進一步觀測。畢竟,人的一生中,可不是時時刻刻、隨隨便便就可以發現一種新的事物呢!

資料來源:Galaxy-wide Echoes from the Past. ESO [5 December 2012]

轉載自 網路天文館

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