像仙女座星系和銀河系這樣的巨型螺旋星系,其光芒和質量都超過了大多數星系同類。它們之所以變得如此龐大,既是透過吞噬較小的星系,也是透過從周圍空間抓取氣體。對奇特的“蝌蚪”星系的最新觀測正在揭示銀河系最亮組成部分是如何形成的:即恆星盤,太陽和地球就位於其中。
蝌蚪星系最早在 20 世紀 90 年代被發現,它們有著明亮的頭部(孕育著耀眼的新恆星)和細長的尾巴。大多數蝌蚪星系都位於數十億光年之外,這意味著當宇宙年輕時,它們更為常見。然而,從如此遙遠的距離研究這些奇特的星系是十分困難的。
因此,加那利天體物理研究所的豪爾赫·桑切斯·阿爾梅達和他的同事仔細研究了七個罕見的蝌蚪星系,這些星系恰好離我們更近,在地球 6 億光年之內。天文學家分析了來自拉帕爾馬島上望遠鏡的光線,確定了每個星系不同部分的速度,證明大多數蝌蚪星系都像螺旋星系的盤狀結構一樣旋轉。
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然而,天文學家也感到震驚。在銀河系中,氧氣在富含恆星的明亮中心區域含量最高,因為大質量恆星在那裡產生氧氣並在爆炸時將其噴射出來。然而,蝌蚪星系卻表現出相反的氧氣模式:它們明亮的頭部含氧量低於它們暗淡的尾部。“這非常奇怪,”桑切斯·阿爾梅達說。
為了解釋這一令人驚訝的發現(於 4 月 10 日發表在《天體物理學雜誌》上),天文學家援引了原始的星系際氣體,這種氣體自大爆炸以來幾乎沒有改變,而大爆炸這個原始火球只產生了比氧氣輕得多的元素。在這種情景中,一股貧氧氣體衝擊到一個新生星系盤的一部分,並觸發了明亮的新恆星的誕生,這些恆星點亮了蝌蚪星系的頭部,但含氧量很少。
如果這個想法是正確的,那麼天上的蝌蚪星系就像它們陸地上的同名生物一樣:它們是正在長大的原始生物。“銀河系可能也經歷過這個過程,”IBM 研究院的團隊成員布魯斯·埃爾姆格林說,他認為蝌蚪星系展示了數十億年前,巨型螺旋星系是如何從周圍環境中聚集氣體並構建其旋轉的恆星盤,最終成長為像銀河系這樣的星系超級強國的。