躲貓貓！神奇的小型星系為人們探索早期宇宙歷史提供了線索

躲藏在前景星眩目光芒背后的“貧金屬”矮星系，其名為“躲貓貓”。

美國(guó)國(guó)家航空航天局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡捕捉到了一張清晰照片，照片上的小型星系叫HIPASS J1131-31，由于它緊緊貼在一顆明亮的前景星之后，我們亦可稱呼之為“躲貓貓星系”。

（圖源：NASA/ESA/Igor Karachentsev (SAO RAS)/Alyssa Pagan (STScI)）

天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一處奇怪的矮星系，它已經(jīng)在宇宙中位于我們隔壁不遠(yuǎn)處藏了很多年了。盡管這個(gè)星系剛剛成形不久，但很有可能它其實(shí)屬于早期宇宙。

這個(gè)直徑只有1200光年的小型星系剛剛顯露50-100年，再加上它一直以來(lái)都隱藏在一顆高速移動(dòng)的前景星的光輝之下，被叫做“躲貓貓星系”可謂名副其實(shí)。

在官方名稱中，這處矮星系叫做“HIPASS J1131-31”，距離地球足2200萬(wàn)光年，是長(zhǎng)蛇座的一部分。在各個(gè)地外、地面望遠(yuǎn)鏡中一閃而過(guò)后，它終于在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的火眼金睛中露出了真面目。

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在“躲貓貓星系”中，比氫和氦（宇宙中最輕、最早形成的兩種元素）更重的元素含量處于較低的水平。天文學(xué)家們將比氫和氦更重的元素比作“金屬”，這些元素往往需要在更加遙遠(yuǎn)的地方才能發(fā)現(xiàn)。因此，早期星系通常被描述為“極度貧金屬”。

宇宙大爆炸之后，整個(gè)宇宙的主體曾有過(guò)一段短暫的形成過(guò)程，而HIPASS J1131–31就是一個(gè)與該時(shí)期形成的星系緊密關(guān)聯(lián)的例子。

該研究的合著者、太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家加甘迪普·阿南德在一份報(bào)告中表明：

“發(fā)現(xiàn)躲貓貓星系就像發(fā)現(xiàn)了通向過(guò)去的一扇窗戶，早期的宇宙已經(jīng)無(wú)從尋找，但通過(guò)研究躲貓貓星系的極端環(huán)境和其中星球，我們得以管中窺豹?！?/p>

小型星系HIPASS J1131-31從前景星TYC 7215-199-1的眩光后面悄悄探頭，銀河系恒星TYC 7215-199-1橫亙?cè)诠h(yuǎn)鏡的視域與這處小型星系之間。（圖源：NASA/ESA/Igor Karachentsev (SAO RAS)/Alyssa Pagan (STScI)）

在宇宙的早期，宇宙中幾乎一切都是由氫和氦組成的。這些輕元素形成于宇宙大爆炸后不久，當(dāng)時(shí)的宇宙在經(jīng)歷膨脹和冷卻后，終于到達(dá)了狀態(tài)，于是電子和質(zhì)子結(jié)合并形成第一個(gè)原子，從而形成第一個(gè)化學(xué)元素。

這些元素形成了最初的恒星，這些恒星在其生命周期中形成了更重的元素。當(dāng)?shù)谝淮鷺O度貧金屬的恒星到達(dá)生命的盡頭并爆炸時(shí)，它們將這些重元素傳播到整個(gè)宇宙中，成為下一代恒星的基石。

隨著這一過(guò)程在宇宙歷史中不斷重復(fù)，隨后的每一代恒星中重元素含量越來(lái)越高，并創(chuàng)造了我們今天在整個(gè)宇宙鄰域看到的富含金屬的宇宙。

在早期恒星中形成的這些較重的組成部分（特別是碳、氧、鐵和鈣），也會(huì)成為生命的基本元素。

宇宙大爆炸理論的模擬插圖，顯示星系向外爆炸。（圖源：Getty Images）

盡管我們一般默認(rèn)早期和遙遠(yuǎn)的星系默認(rèn)是貧金屬的，但先前也在離銀河系更近的地方發(fā)現(xiàn)了極端貧金屬星系：我們所在的星系。

與那些星系不同的是，躲貓貓星系內(nèi)似乎并沒(méi)有古老的恒星群，因而也缺乏貧金屬恒星。此外，躲貓貓星系距離地球只有20光年左右，而其他貧金屬的年輕星系與地球的距離往往是其兩倍。

20年前，研究合著者貝爾·科里巴爾斯基教授在帕克斯中性氫巡天收集的數(shù)據(jù)中首次發(fā)現(xiàn)了矮星系HIPASS J1131-31，對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，它乍看之下并無(wú)特別之處。美國(guó)國(guó)家航空航天局的太空星系演化探測(cè)器（現(xiàn)已停用）在遠(yuǎn)紫外光下進(jìn)行了觀測(cè)，揭示了躲貓貓星系的本質(zhì)是一個(gè)奇怪的致密藍(lán)矮星系。

——哈勃望遠(yuǎn)鏡在一顆明亮的前景星后發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特殊的矮星系

——目前無(wú)法解釋我們銀河系的小型伴星系內(nèi)為何會(huì)有巨大黑洞

——南非望遠(yuǎn)鏡捕捉到令人驚嘆的射電星系圖像

“起初，我們沒(méi)有意識(shí)到這個(gè)小星系有多特別，”科里巴爾斯基說(shuō)。“現(xiàn)在，通過(guò)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、南非大型望遠(yuǎn)和其他望遠(yuǎn)鏡的綜合數(shù)據(jù)，我們知道躲貓貓星系是迄今為止探測(cè)到的最貧金屬的星系之一。”

哈勃能夠在矮星系中分辨出大約六十顆恒星，這些恒星的年齡都不超過(guò)幾十億年。天文學(xué)家隨后使用南非大型望遠(yuǎn)發(fā)現(xiàn)了躲貓貓星系貧金屬的性質(zhì)，揭示了它是在局部宇宙中探測(cè)到的最年輕、化學(xué)物質(zhì)含量最低的星系之一。

由于附近宇宙已經(jīng)進(jìn)化了130億年，躲貓貓的貧金屬特質(zhì)意味著它絕對(duì)非同尋常，天文學(xué)家對(duì)這個(gè)矮星系還有很多需要了解的地方。

哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)是調(diào)查每一個(gè)已知的附近星系時(shí)必不可少的一部分，為了改進(jìn)哈勃觀測(cè)收集的HIPASS J1131-31的快照，天文學(xué)家現(xiàn)在將使用詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡和哈勃一起觀測(cè)星系。

希望這將有助于揭示更多關(guān)于恒星數(shù)量以及它們的金屬含量的信息。

阿南德總結(jié)道:“由于躲貓貓星系離我們很近，我們有機(jī)會(huì)對(duì)它進(jìn)行詳細(xì)觀察，從而有可能看到類似早期宇宙的環(huán)境，其中的細(xì)節(jié)程度必然是前所未有的?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)的研究已在《英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》發(fā)表。

相關(guān)知識(shí)

星系是由恒星、恒星遺骸、星際氣體、塵埃、暗物質(zhì)通過(guò)引力相互綁定的系統(tǒng)。這個(gè)詞來(lái)源于希臘語(yǔ)galaxias (γαλαξ?α?)，字面意思是“乳白色的”，指包含太陽(yáng)系的銀河系。星系平均估計(jì)有1億顆恒星，大小不等，從不足1億顆的矮星，到已知最大的星系——擁有100萬(wàn)億顆恒星的超巨星，每個(gè)星系都繞著星系的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)。一個(gè)典型星系的大部分質(zhì)量以暗物質(zhì)的形式存在，只有百分之幾的質(zhì)量會(huì)以恒星和星云的形式可見(jiàn)。超大質(zhì)量黑洞往往存在于星系中心，這也是星系的普遍特征。

BY:Robert Lea

FY:洲

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