传统星系形成模型遭挑战早期宇宙中原来也有旋转星系盘学术资讯

图片3.png

在这幅艺术印象画中，沃尔夫盘是尘埃密布的早期宇宙中一个旋转的巨型圆盘星系。

我们过去认为，在宇宙138亿年的历史中，大多数像银河系这样的星系都是逐渐形成的，换句话说，它们是直到相对较晚的时候才积累到目前的质量规模的。

不过，据美国“物理学组织”网站5月20日消息称，美国国家射电天文台（NRAO）的科学家在《自然》杂志同日刊发的一篇研究论文中宣布，他们借助智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米望远镜阵列（ALMA）发现了一个旋转的巨型圆盘星系，而它存在时宇宙的年龄只有现在的百分之十。这个发现对传统的星系形成模型提出了质疑和挑战。

天文学界以已故天文学家亚瑟·M.沃尔夫（Arthur M. Wolfe）的名字将这个星系命名为“DLA0817g”，绰号为“沃尔夫盘”，它也是迄今为止人类观测到的离地球最远的旋转圆盘星系。ALMA无与伦比的强大观测性能，让我们得以看清这个星系正以每秒170英里（272千米）的速度像银河系一样旋转。

该论文的第一作者、德国马克斯·普朗克天文研究所的Marcel Neeleman介绍道：“虽然之前的研究已暗示远古宇宙中存在这类富含气体的旋转圆盘星系，但是多亏了ALMA，我们现在终于有了明确的证据，以证明它们早在宇宙大爆炸后15亿年时就出现了。”

沃尔夫盘之所以会对许多星系形成的数据模型提出挑战，是因为据这些数据模拟运算结果预测，宇宙演化过程中当前的这些大质量星系应该是由许多小星系和热气体团块合并后而成长起来的。

该论文的作者之一、加州大学圣克鲁斯分校的J. Xavier Prochaska解释道：“我们认为，沃尔夫盘主要是通过冷气体的稳定吸积效应而成长起来的。不过一个巨大的疑问是：它是如何在维持一个相对稳定的旋转圆盘的情况下聚集起这么多气体的。”

另外，该团队还用哈勃望远镜在紫外线波段上观测了沃尔夫盘中的大质量恒星。Prochaska补充道：“沃尔夫盘中的恒星生成率至少是银河系的10倍。它一定堪称早期宇宙中在孕育恒星方面最高产的圆盘星系之一。”

沃尔夫盘最早是由ALMA于2017年首次发现的。Neeleman的团队在研究来自更遥远的类星体的光时发现这些光线在经过环绕某个星系的大量氢气时被吸收了，由此察觉到沃尔夫盘的存在。之后，天文学家并没有通过直接寻找来自极亮的、但更罕见的星系的光芒来寻找早期宇宙中这类更暗淡、更“正常”的星系，而选用的是这种“吸收法”。

Neeleman推断道:“我们用这种方法发现了沃尔夫盘，而这一事实告诉我们，它属于早期宇宙中一类常见的星系群。当ALMA的最新观测结果令人惊讶地展示出它在旋转时，我们意识到早期宇宙的旋转圆盘星系并非我们想象的那么罕见，而它应该还有更多的‘同胞’。”

科界原创

编译：朱明逸

审稿：alone

责编：唐林芳

期刊来源：《自然》

期刊编号： 1476-4687

原文链接：

https://phys.org/news/2020-05-alma-massive-rotating-disk-early.html