一個星系的致命墜落

這個旋渦星系的過早死亡為我們研究在早期宇宙中旋渦星系的演化提供了新的線索。觀測顯示在早期宇宙的星系團中曾經一度有著大量的旋渦星系。但是隨著時間的推移，它們逐漸的消失了。這些消失的星系去了哪裏？

天文學家使用了一系列的望遠鏡和分析技術，像調查犯罪現場一樣地研究了這個旋渦星系狀況。“很明顯對於旋渦星系而言，這是致命的墜落，”阿拉巴馬大學的威廉-基爾（William Keel）說，“這是第一次我們使用這些全新的技術得到這樣一個完整的圖像。”

在亞特蘭大召開的第203屆美國天文學會議上，基爾和他的同事展示了這個即將死去的星系。天文學家綜合使用了X射線、可見光和射電觀測，來研究恒星、氣體和塵埃是如何從這個星系中被撕扯出來的。雖然曾經也觀測到過這樣正在被撕裂的星系，但是這一次的卻是異乎尋常地快速和猛烈。這個星系所屬的星系團大約在1億年前撞入了另一個星系團。當它徑直向核心墜落時，這個星系承受了巨大的沖擊。

“這解釋了我們觀測到的X射線和射電輻射，”基爾說，“當這個星系穿過高溫的星系團氣體，停止其中的恒星性過程，改變形態時，它將是我們研究氣體是如何被剝離的理想實驗室。”

第一次發現這個星系是在1994年，當時甚大陣發現在星系團Abell 2125中有反常的射電輻射。研究發現射電輻射來自恒星形成以及星系團中的黑洞，同時還發現C153的射電輻射出乎意料地明顯高於其他的星系。

基爾和他的小組展開了詳細的調查，以揭開事情的真象。“我們的計劃是了解在1千萬光年尺度上的星系團的並合與其中單個星系的命運之間的關系，”基爾說。

ROSAT衛星的X射線觀測顯示，在這個星系團中含有大量的溫度為2千萬開的氣體。這些氣體集中在兩個主要的區域，而不是像通常情況下比較均勻地分布在整個星系團中。

這一結果支持了兩個星系團正在並合的猜想。在90年代中期天文學家轉而使用4米的梅奧爾（Mayall）望遠鏡和3.5米的WIYN望遠鏡對這個星系進行分光觀測。他們發現許多形成中的恒星系統，甚至星系中央的黑洞也由於並合而變得十分的活躍。當望遠鏡對它們進行照相觀測時，正在解體的星系C153格外地顯眼。

之後天文學家將哈勃空間望遠鏡對準了C153，發現它具有奇特的形狀。他們發現這個星系擁有許多年輕的星團和混亂的塵埃結構。除了發現星系盤有被撕裂的痕跡之外，從對星系中被剝離的氣體的觀測也顯示這個正在穿過星系團核心的星系正面臨著被撕碎的命運。大量的氣體沿著星系集結，曾點燃了一輪恒星的形成。10米北雙子望遠鏡的光譜觀測也發現了恒星形成的證據。這一光譜觀測將幫助天文學家估計最近一次星暴的時間。

這一觀測結果也支持了先前的觀測。星系尾部中的氣體很顯然來自星暴區域的恒星星風，當星系穿過高溫的星系團氣體時，這些氣體就被拉成了長長的尾巴。

光譜觀測使得天文學家可以估計出星暴的時間。他們發現C153中90%的藍光來自一族年齡大約為1千萬年的恒星。這一時間應該對應於星系穿過星系團中最稠密的氣體的時間。

同時光譜觀測也顯示，和一般的盤星系一樣，C153中的恒星正以規則的軌道繞星系的中心轉動。但是，在恒星之間卻廣為分布著與恒星運動完全獨立的氣體雲。“由於恒星和氣體應該對引力做出完全相同的反應，因此這一點暗示存在著其他什麼因素左右著氣體的運動”基爾說，“換句話說，星系中的氣體好像全然不知恒星的運動。”

錢德拉X射線天文臺的觀測發現，由光學望遠鏡觀測到的低溫氣體雲以及一個相關的射電輻射區域都位於一個更龐大溫度為幾百萬度的氣團中。這個觀測顯示這些高溫氣體可能富含由星暴而產生的重元素。

所有這些觀測都顯示，由於星系團中氣體的外部壓力，C153正在丟失自己的氣體。這一過程長久以來就一直被認為是左右星系團中星系演化的重要原因。它的後果可以以多種形式表現出來。

旋渦星系C153已經丟失了它的旋臂結構，變成了一個擁有核球和盤的S0星系。這類星系在目前的星系團中十分普遍。

（原載“火流星”）



發稿：2005年1月11日