新发现更清晰地描绘了早期宇宙中星系的形成和成长过程

一个多国天文学家小组为宇宙中最古老的螺旋星系之一绘制了一张宇宙尘埃温度图,为了解该星系的成长速度提供了新的视角。在此之前,科学家们只能大致测量大多数遥远星系的温度,而无法显示个别区域的温度变化情况。

新发现更清晰地描绘了早期宇宙中星系的形成和成长过程

最近发表在《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)上的一篇论文描述了这项研究,揭示了遥远星系内部温度变化的明显证据。这表明存在两个独特的热源–星系核心的巨大黑洞和周围旋转盘中新形成的恒星所产生的热量。

论文第一作者、堪培拉澳大利亚国立大学(ANU)的Takafumi Tsukui博士说:”星系尘埃的温度会因所在区域的不同而有很大差异。但由于仪器分辨率有限,过去对遥远星系尘埃温度的测量大多是针对整个星系的。我们能够按区域测量温度,从而确定有多少热量来自单个来源。以前,这种测绘大多局限于附近的星系。”

这项研究揭示了中央区域温暖尘埃与外围区域较冷尘埃之间的明显区别,前者的热量来自星系的超大质量黑洞,后者则可能是恒星形成所产生的热量。

大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞,人们认为黑洞的质量会随着星系的增长而增长。当气体向黑洞吸积时,黑洞附近快速运动的粒子碰撞会使气体升温,有时会比星系本身的恒星体更亮。

Tsukui博士说:”来自黑洞的加热能量反映了被注入黑洞的气体数量,因此也反映了黑洞的增长速度,而来自恒星形成的加热能量则反映了星系中新形成的恒星数量,也就是星系的增长速度。这一发现让我们对早期宇宙中星系和中心大质量黑洞是如何形成和成长的有了更清晰的认识”。

目前的研究之所以能够完成,要归功于欧洲南方天文台(ESO)在智利运行的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)望远镜。

“这项研究展示了由欧洲南方天文台(ESO)操作的ALMA望远镜的详细绘图能力,”Astro3D主任艾玛-瑞安-韦伯(Emma Ryan-Weber)教授说。”ALMA是测量毫米波和亚毫米波辐射的最强大阵列。令人难以置信的是,ALMA 可以观测一个有 120 亿年历史的星系,并将图像分成两部分–一部分是中央超大质量洞加热的尘埃,另一部分是底层宿主星系中的尘埃。”

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