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哈勃见证落入星系团核心的星系正在失血死亡

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2019-02-20 21:39:16 | 作者:gohomeman1译 | 来源: | 浏览:1486次 ]

原文标题:

原文作者:William Cramer,Jeffrey Kenney;Donna Weaver,Ray Villard

副标题:A Galaxy Takes a Plunge and Bleeds off Star-Making Material

来自:; 发表时间:2019.1.24

翻译:gohomeman1  审校:数星星的猫(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2019.1.24:两人成双,三人成群,但成千上万的就是广场舞区了,什么事都会发生。这正是拥有超过1000个星系的巨型星系团——后发团中发生的事。哈勃就发现一个歹命的星系,正在落向星系团的核心区,在这个过程中,因为星系际气体的粗暴冲击,它正在不断失去气体。泄露这个秘密的证据就是一条极长的稀薄物质流,从星系核心延伸到星系际空间,就像一根拉成长丝的太妃奶糖。气体是星系的生命线,是孕育新生恒星的原料。一旦它的气体都被剥夺,这个编号D100的星系,就走到了其生命的暮年,就像那些椭圆星系一样,只剩下老年的恒星,发出暗淡的红光。

哈勃ACS拍摄的星系D100。大图:,版权:NASA,ESA;研究团队,下同。

星系D100,位于后发座星系团。后发团是主要位于北天球后发座的巨型星系团,离我们约3.3亿光年。本图的视场大小为45角秒,对应约 7.2万光年。下一张图的视场约1.8角分,对应约17.3万光年宽度。这些图像的拍摄时间分别为:2016.5.10-7.10,2017.11,2018.1。本图中心的天球坐标:赤经13时00分09.127秒,赤纬 +27°52′02.998″。图像由哈勃 ACS 在广域通道(WFC)拍摄,多个滤光波段获得单色的灰度图像,组合为彩图。本图采用自然着色:475nm的蓝光,配色为蓝色;814nm的近红外光,配色红。

庞大的后发座星系团,其狂暴混乱的核心环境,可不是任性的傻白甜星系D100所能适应的。基于美国宇航局(NASA)和欧洲空间局(ESA)合作的哈勃太空望远镜(HST)的新图像,显示一个落向星系团中心的星系,正在被剥离气体。

美国康涅狄克州钮黑文(New Haven)市耶鲁大学,哈勃观测团队的领队威廉·克莱默(William Cramer)介绍说:“这个星系是个极端案例,凸显了大质量星系团中普遍存在的过程:从一个精力充满孕育恒星的健康旋涡星系变成死气沉沉的红星系。星系丧失了气体,旋臂消失了,只剩下垂死的老年恒星。这种现象已经观测到了几十例,但哈勃图像最直观地展示了其过程。”

该过程称为“冲压剥离”,发生在拥有上千个星系的大质量星系团中。当外围的星系因为引力作用落向稠密如同蜂巢的星系团核心时,星系下落过程中必将经过星系际空间,就像船行水中,星系际气体的阻力把星系原本的气体和尘埃带离星系本身(其实就是电磁相互作用产生的摩擦,译注)。当星系丢失其绝大多数的氢气——诞生恒星的原料,它就因无法孕育新恒星而提早夭折了。D100的气体剥离过程,大约开始于3亿年前。

D100星系拉出的极长气体尾,它近旁就是D99。大图:。

在巨大的后发座星系团中,这个粗暴的气体剥离过程在多个星系中发生,但是D100在几方面尤其突出,其中又长又薄的气体尾是最显著的特征。这条由尘埃和氢气组成的尾巴,长度接近20万光年,几乎是银河系直径的2倍!但是它很窄,宽度仅约0.7万光年,就像一支铅笔。

团队成员、同在耶鲁(Yale)大学的Jeffrey Kenney继续解释:“这条气体尾非常明显、连续、光滑、界限分明。这令人惊讶,因为多数的计算机仿真结果中看不到这种情形。大部分经历气体剥离的星系,看起来一团糟。这种具有清晰边界的丝状气体尾,应该是磁场在其中扮演了关键角色。计算机模拟显示,磁场就来自气体尾中的丝状结构。如果没有磁场参与,气体尾将有很多团块而不是呈现丝状。”

研究者的一个重要目标是研究气体尾中的恒星诞生现象。哈勃的高清晰图像揭示气体尾中的蓝色辉光,它们来自年轻的恒星群。位于气流中部的最明亮团块,大约含有20万颗年轻巨星,来自星系的持续气体供给触发了恒星诞生。不过,根据气体尾中的氢的发光强度,团队预期哈勃能够发现3倍的恒星数量。

2007年,位于夏威夷的(日本)昴星团望远镜在对后发座星系团进行巡天观测时,首先发现了气体尾的辉光。但是天文学家需要哈勃的清晰观测以确认气体尾中的热氢气(准确的说,是电离氢谱线)是恒星诞生的信号。

研究报告中的气体尾分析图,蓝色圈中的能够在275nm紫外线波段探测到,是年轻恒星发出的光;黑圈的探测不到,属于星系团中的背景星系。

克莱默接着解说:“假如没有哈勃的高分辨率和观测深度,我们就无法分清这些氢的辐射是来自气体尾中的恒星,还是来自被加热的气体本身。哈勃的光学观测是首次,同时也是昴星团望远镜后的最佳后续观测。”

哈勃观测显示,气体剥离过程起始于星系的外缘,逐渐向中心转移,属于此类质量损失的标准玩法。根据哈勃图像,气体流在离星系核心6400光年处绝迹。

在星系的最中心区域,还有许多气体存在,可以看到大量的(蓝色)星暴现象(恒星爆发式诞生称为星暴,译注)。克莱默补充:“这是星系中仅存的气体,也只有该区域还在诞生恒星。但现在气体也开始从中心抽离,去形成长长的气体尾。”

图像中,就在长长的气体尾下方,就有一个红色的大星系,编号D99,预示着D100的宿命。D99起初也是D100这样质量规模的旋涡星系,经过5-10亿年的彻底气体剥离后,现在已经变成墓地。它的旋臂已经模糊消失,它的居民只剩下老年的红色恒星(红巨星和长命的红矮星)。Kenney 下结论道:“几亿年后,D100就会像D99一样。”

团队研究成果发表在2019.1.8出版的《天体物理学期刊》在线版上。

译注:关于星系团中的气体剥离,还可参考下面这个图,这是离我们更近的室女座星系团中的两个星系,上方为NGC 4402,下方为NGC 4522。因为距离更近,哈勃图像清晰显示出气体、尘埃好像正从星系盘中蒸发出去。

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