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大质量星系成长的新发现

牧夫天文 · 公众号 · 科学 · 2017-06-05 07:00

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巨大的气体海洋供给大质量星系的成长

具有艺术形态的蜘蛛网星系MRC1138-262就在被研究的星系团的中心。这个星系团距离我们大约100亿光年远，诞生于大爆炸后大约31亿年。因此星系团和星系比较年轻。其中储藏大量的冷却的气体。通过这些气体诞生恒星，或者是在中心形成一个巨星的星系。那些卫星星系呈现出白色或粉色，由冷却的分子气体组成的海洋是蓝色的。

靠近星系团中心的巨大星系是如何长大的？在射电干涉仪的帮助下，天文学家们发现了一个原因：星系成长吞噬的养料取自星系团中的巨大气体海洋。

目前最为广泛接受的星系演化理论认为，宇宙中大型星系的诞生和成长是基于等级制度原则的。相邻的较小星际物质首先互相融合变得较大，而后被更大的星系吸收合并。因此大质量星系的诞生既是相融，也是吞并。

星系团由数以百计的互有引力的星系集合而成。观察显示，宇宙中椭圆形星系占据优势。相对星系间的空隙来说他们在星系团当中分布密度较高，因此环境的物理过程起到了决定性的作用：星系的演化会因此加速。星系团因而成为检验大质量星系诞生和演化理论的理想的实验室。

中央星系MRC1138-262，因其外形又名蜘蛛网星系，在大爆炸后大约31亿年开始发出光芒，它所在的星系团被命名为蜘蛛网星系团。这个星系团还处于刚诞生的时期：那里既没有椭圆星系，也没有星系系统，暗物质，星系团中炽热的气体以及星际介质自由多样。遵从维里定律（见表格）。这样的星系团被称为原始星系团。蜘蛛网星系是一个对于等级制度成长模型具有说服力的例子。

维里定律

在一个由互不相撞并且通过引力相连的个体组成的封闭的系统中，个体时间平均值（用表示）的势能E(pot)和负数的时间平均值的动能E(kin)的两倍相等。

= -2

在一个多体系统的平衡状态下也写作：

+2 =0

整个星系也能被看作一个个体。

为什么称之为蜘蛛网星系？

星系就像蜘蛛。它占据了大量的恒星、分子和离子气体——这些就像它的网。它置身于星系团，也就是一群星系中——而这些就如同被捕食的苍蝇。

蜘蛛网星系有一个活动的星系核（active galactic nucleus, AGN）。人们在星系中心发现一个质量极大的黑洞。它在射电波段特别的活跃，这样的星系也被人们称作射电星系。蜘蛛网星系位于星系团的中心，许多的卫星星系围绕在它的周围。通过同类相食——合并附近较小的星系，蜘蛛网星系会渐渐演化成一个椭圆星系。在这样的演化下，星系内每年大约会诞生千倍大阳质量的恒星。相比较我们的银河系每年诞生的恒星只有1-5倍太阳质量。

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