遥远而又孤独：独特的3C 297星系令天文学家感到不解

遥远而又孤独：独特的3C297星系令天文学家感到不解一个遥远而又孤独的星系似乎已经拉拢并吸收了它以前的所有同伴星系。美国宇航局钱德拉X射线天文台和国际双子座天文台取得的这一结果可能会推动天文学家对星系在早期宇宙中成长速度的限制。这个出乎意料的独奏星系距离地球约92亿光年，包含一个类星体，一个超大质量黑洞在星系中心拉扯气体，并驱动无线电波中看到的强大物质喷流。这个被称为3C297的星系的环境似乎具有星系团的主要特征，这些巨大的结构通常包含数百甚至数千个星系。然而，3C297是单独存在的。领导这项研究的意大利都灵大学的ValentinaMissaglia说："我们发现的这个星系团几乎缺少所有的星系。我们预计至少会看到十几个与银河系差不多大小的星系，然而我们只看到一个。"3C297星系被发现比预期的要孤独，这意味着它很可能已经拉进并吸收了它以前的同伴星系。3C297包含一个类星体，一个超大质量的黑洞在星系的中心拉扯气体，并驱动无线电波中看到的强大的物质喷流。来自钱德拉的X射线数据、来自卡尔-G-扬斯基甚大阵列的无线电数据和来自双子座的可见光数据表明，即使3C297的周围拥有星系团的许多特征，但除了一个星系之外，其他的都还在。在这个合成图中还有来自哈勃的可见光和红外数据。天文学家认为这最后一个大星系通过它的引力同化了其他的星系，并可能推动天文学家对星系在早期宇宙中成长速度的限制。Missaglia和她的同事在钱德拉X射线数据中看到了一个星系团的两个关键特征。首先，X射线数据显示，这个孤独的星系被大量的气体所包围，其温度高达数千万度--这是通常在星系团中所看到的。其次，这个超大质量黑洞的喷流在大约14万光年外形成了一个强烈的X射线源，这意味着它已经犁进了该星系周围的气体。3C297所拥有的星系团的第三个特征，以前在卡尔-G-扬斯基甚大阵数据中报告过，就是其中一个射电喷流是弯曲的，表明它与周围的环境发生了互动。尽管拥有星系团的这些重要特征，米萨利亚的团队从夏威夷的双子座天文台获得的数据显示，在双子座光学图像中出现的靠近3C297的19个星系中，没有一个有准确的距离测量，实际上与这个孤独的星系处于同一距离。"问题是，所有这些星系发生了什么？"共同作者、德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校的胡安-马德里说。"我们认为一个大星系的引力加上星系之间的相互作用太强了，它们与大星系合并了。对于这些星系来说，显然抵抗是徒劳的。"研究人员认为3C297不再是一个星系团，而是一个"化石群"。这是一个星系拉拢并与其他几个星系合并的最终阶段。虽然之前已经探测到许多其他的化石群，但这个化石群特别遥远，在92亿光年之外。(之前的化石群记录保持者是在49亿和79亿光年的距离上）。"要解释宇宙如何在大爆炸后仅46亿年就创造出这个系统可能具有挑战性，"共同作者马克斯-普朗克天文研究所的米沙-希尔默说。"这并没有打破我们的宇宙学思想，但它开始推动了星系和星系团必须形成的速度的极限。"作者不能排除3C297周围存在矮星系的可能性，但是它们的存在仍然不能解释缺乏像银河这样的大星系的原因。附近的例子是室女星团中的M87，它在数十亿年前就有大型星系的陪伴。然而，3C297基本上将独自度过数十亿年。这项新研究发表在2023年1月的《天体物理学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361375.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361375.htm

天文学家发现一个孤独漂浮的星系 因为它吃掉了它所有的朋友

天文学家发现一个孤独漂浮的星系因为它吃掉了它所有的朋友最近，美国宇航局的钱德拉X射线观测站对该星系进行了观测，揭示了星系团中最常出现的关键特征。如上所述，天文学家认为这个星系曾经是一个星团的一部分。然而，其他的星系现在却不见了。人们相信，这个孤独的星系之前与其他星系完成了合并，形成了我们现在看到的3C297。人们还认为，3C297是该星系团中最大的星系，因此在其中的星系中具有最大的引力。天文学家把像3C297这样的星系称为化石群（fossilgroup），它也是我们迄今为止发现的最遥远的化石群。3C297以前可能是一个星系团的一部分的另一条线索是在该星系中心活跃的类星体。在这个孤独的星系中发现的来自类星体的射流表明，它与3C297中的大量气体储存相互作用，这可能是这里曾经存在过一个星团的迹象。当然，从上面的图片来看，这个星系看起来并不那么孤单。然而，天文学家说，在它周围可见的星系中，没有一个足够接近一个星团。但是，围绕着3C297还有更多重要的问题，而不仅仅是这里是否存在着一个星团。例如，我们看到的是这个星系在90多亿年前的样子。这意味着这个星系团合并并成为一个化石群的速度比天文学家认为的要快得多。因此，这个孤独的星系的存在违背了我们对星系合并和化石群整体的认识。也许未来对太空中类似区域的观测可以告诉我们更多。现在，我们需要等待未来的太空任务，比如欧空局即将到来的Juice任务会给我们带来什么。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353451.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353451.htm

天文学家在110亿光年之外探测到星系磁场

天文学家在110亿光年之外探测到星系磁场这张图片显示的是遥远的9io9星系的磁场方向，当时宇宙的年龄只有现在的20%--这是迄今为止探测到的最远的星系磁场。9io9星系中的尘粒在某种程度上与星系磁场的方向一致，因此它们会发出偏振光，这意味着光波会沿着一个偏好的方向而不是随机地摆动。ALMA探测到了这种偏振信号，天文学家可以据此推算出磁场的方向，这里显示的是叠加在ALMA图像上的弯曲线条。图片来源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/J.Geachetal.天文学家利用ALMA探测到了一个星系的磁场，这个星系非常遥远，它的光线需要110多亿年的时间才能到达我们这里。在此之前，我们从未在如此遥远的地方探测到一个星系的磁场。这段视频总结了这一发现。资料来源：欧洲南方天文台宇宙中的磁场宇宙中的许多天体都有磁场，无论是行星、恒星还是星系。英国赫特福德大学（UniversityofHertfordshire）天体物理学教授詹姆斯-盖奇（JamesGeach）说："很多人可能不知道，我们的整个银河系和其他星系都布满了磁场，横跨数万光年。"他是最近发表在科学杂志《自然》（Nature）上的这项研究的第一作者。美国斯坦福大学研究员恩里克-洛佩兹-罗德里格斯（EnriqueLopezRodriguez）也参与了这项研究，他补充说："尽管这些场对星系的演化非常重要，但我们实际上对它们是如何形成的知之甚少。目前还不清楚星系中的磁场在宇宙生命的早期是如何形成的，也不清楚形成的速度有多快，因为到目前为止，天文学家只绘制了离我们很近的星系的磁场图。"这幅红外图像显示的是遥远的9io9星系，在这里可以看到一个红色的弧线围绕着附近一个明亮的星系。附近的这个星系就像一个引力透镜：它的质量使周围的时空发生弯曲，使背景中来自9io9的光线发生弯曲，因此它的形状发生了扭曲。这张彩色图片是将欧洲南方天文台（ESO）位于智利的可见光和红外天文巡天望远镜（VISTA）和位于美国的加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）拍摄的红外图像结合在一起的结果。图片来源：ESO/J.Geachetal.恒星形成的作用和未来研究现在，利用欧洲南方天文台（ESO）的合作伙伴--ALMA，Geach和他的团队在一个遥远的星系中发现了一个完全形成的磁场，其结构与在附近星系中观测到的类似。这个磁场比地球磁场弱1000倍，但却延伸了16000多光年。盖奇解释说："这一发现为我们提供了新的线索，让我们了解星系级磁场是如何形成的。在宇宙历史的这么早阶段就观测到一个发育完全的磁场，表明当年轻星系仍在成长时，横跨整个星系的磁场可以迅速形成。"研究小组认为，早期宇宙中恒星的密集形成可能对加速磁场的形成起到了一定的作用。此外，这些星场还会反过来影响后代恒星的形成方式。该发现的合著者、欧洲南方天文台天文学家罗布-艾维森（RobIvison）说，这一发现打开了"一扇了解星系内部运作的新窗口，因为磁场与正在形成新恒星的物质有关"。这段视频把我们从银河系的家带到了一个遥远的星系--9io9。我们首先看到的是可见光下的夜空，最后到达9io9星系时，我们切换到了红外光。在这里，银河系呈现出一条微弱的淡红色弧线，围绕着附近一个明亮的星系。然后我们看到的是毫米波长的9io9的ALMA图像，磁场的方向用叠加曲线表示。资料来源：ESO/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/DESI/CFHT/N.Risinger(skysurvey.org)/J.Geachetal.探测遥远磁场的技术为了进行这项探测，研究小组搜索了遥远星系9io9中尘埃粒子发出的光线。星系中布满了尘埃粒子，当存在磁场时，尘埃粒子会趋于排列整齐，它们发出的光线也会变得偏振。这意味着光波会沿着一个偏好的方向振荡，而不是随机的。当ALMA探测到并绘制出来自9io9的偏振信号时，首次证实了在一个非常遥远的星系中存在磁场。盖奇说："任何其他望远镜都无法做到这一点。希望通过这次和未来对遥远磁场的观测，这些基本的星系特征是如何形成的谜团将开始揭开。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395473.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395473.htm

天文学家可能已经发现星系如何改变它们的形状

天文学家可能已经发现星系如何改变它们的形状自从1926年发明了哈勃序列（一种对星系形状进行分类的系统）以来，随着技术的进步，天文学家一直在不断提高我们对星系进化和形态的理解能力。到20世纪70年代，研究人员已经证实，孤独的星系往往是螺旋形的，而那些在星系团中发现的星系可能是光滑的、没有特征的，被称为椭圆和透镜（形状像一个透镜）。EAGLES程序通过AI评估对星系进行分类的表示资料来源：ICRAR由国际射电天文研究中心（ICRAR）的天文学家领导的新研究发表在《皇家天文学会月刊》上，可能已经发现了这些形状差异的原因。ICRAR的西澳大利亚大学节点的主要作者JoelPfeffer博士说，这项研究解释了"形态-密度关系"--聚集的星系比单独的星系看起来更平滑、更没有特征。"我们已经发现，当我们得到大量的星系挤在一起时，有一些不同的事情正在发生，"Pfeffer博士说。"星系上的旋臂是如此的脆弱，当你在星系团中达到更高的密度时，旋涡星系开始失去它们的气体，这种气体的流失导致它们的旋臂'掉落'，转变为透镜状，另一个原因是星系合并，这可以看到两个或更多的螺旋星系撞在一起，在之后形成一个大的椭圆星系。"该研究利用强大的EAGLE模拟，详细分析了一组星系，使用人工智能算法对星系的形状进行分类。这种基于神经网络的算法是由ICRAR的博士生MitchellCavanagh训练的，每分钟可以对近2万个星系进行分类，将通常需要数周的时间压缩到1小时。模拟结果与在宇宙中观察到的情况密切相关，使研究人员有信心使用模拟结果来解释对星系团的观察。这项研究还在预期的高密度区域之外发现了几个透镜星系，模型显示它们是由两个星系合并而成的。这项工作汇集了星系演化方面的各种研究，首次理解了形态-密度关系。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341437.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341437.htm

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜两个超大质量黑洞的合并是一个早已被预测到的现象，尽管从未被直接观测到过。天文学家提出的一个理论是，这些系统的质量如此之大，以至于它们耗尽了宿主星系中驱动合并所需的恒星物质。利用双子座北望远镜的档案数据，一个天文学家小组发现了一个双黑洞，为这一观点提供了有力的证据。据研究小组估计，这个双黑洞的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今为止测量到的最重的双黑洞。这次测量不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量黑洞双星的质量在阻止超大质量黑洞合并方面起着关键作用。资料来源：NOIRLab/NSF/AURA/J.daSilva/M.Zamani几乎每个大质量星系的中心都有一个超大质量黑洞。当两个星系合并时，它们的黑洞会形成一对双星，这意味着它们处于相互束缚的轨道上。据推测，这些双星最终会合并，但这一现象从未被观测到过[1]。几十年来，天文学家们一直在讨论这样的事件是否可能发生。在最近发表于《天体物理学报》（TheAstrophysicalJournal）的一篇论文中，一个天文学家小组提出了对这一问题的新见解。一个天文学家小组利用由美国国家科学基金会NOIRLab负责运行的双子座北望远镜（国际双子座天文台的一半）提供的档案数据，测量出了迄今发现的最重的一对超大质量黑洞。两个超大质量黑洞的合并是一种早已被预测到的现象，但从未被观测到过。这对超大质量黑洞提供了一些线索，说明为什么宇宙中发生这种事件的可能性如此之小。双子座北区前所未有的洞察力研究小组利用夏威夷双子座北望远镜（由美国国家科学基金会资助的NOIRLab运行的国际双子座天文台的二分之一）的数据，分析了位于椭圆星系B20402+379内的一个超大质量黑洞双星。这是迄今为止唯一一个被分辨得足够详细，可以分别看到两个天体的超大质量黑洞双星，[2]而且它还保持着迄今为止直接测量到的最小间隔记录--仅仅24光年[3]。虽然如此接近的分离预示着强大的合并，但进一步的研究发现，这对天体已经在这个距离上停滞了30多亿年，这不禁让人产生疑问：是什么阻碍了合并？双黑洞合并的挑战为了更好地了解这个系统的动态及其停止的合并，研究小组研究了双子座北区的双子座多目标摄谱仪（GMOS）的档案数据，这些数据使他们能够确定黑洞附近恒星的速度。"GMOS出色的灵敏度使我们能够测绘出恒星在靠近星系中心时的速度，"论文共同作者、斯坦福大学物理学教授罗杰-罗曼尼（RogerRomani）说。"有了这些，我们就能推断出居住在那里的黑洞的总质量。"据研究小组估计，这对双星的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今测量到的最重的双黑洞。这一测量结果不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量双黑洞的质量在阻止潜在合并中起着关键作用[4]。"为国际双子座天文台提供服务的数据档案蕴藏着一座尚未开发的科学发现金矿，"国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁-斯蒂尔说，"对这个极端超大质量双黑洞的质量测量是一个令人敬畏的例子，说明了探索这一丰富档案的新研究可能产生的影响。"二进制系统的形成与未来了解这个双星是如何形成的，有助于预测它是否以及何时会合并--一些线索表明，这对双星是通过多个星系合并形成的。首先，B20402+379是一个"化石星系团"，这意味着它是整个星系团的恒星和气体合并成一个大质量星系的结果。此外，两个超大质量黑洞的存在，加上它们巨大的总质量，表明它们是由多个星系的多个较小黑洞合并而成的。星系合并后，超大质量黑洞不会正面相撞。相反，当它们进入一个有束缚的轨道时，就会开始互相弹射。它们每经过对方一次，能量就会从黑洞传递到周围的恒星。随着它们能量的流失，这对黑洞被越拖越近，直到相距仅有一光年时，引力辐射占据上风，它们才会合并。这一过程已经在成对恒星质量的黑洞中被直接观测到--有史以来的第一次记录是在2015年通过引力波的探测--但从未在超大质量的双星中观测到过。停滞不前的合并与未来联合的可能性通过对该星系巨大质量的新了解，研究小组得出结论，需要有数量特别多的恒星才能减缓双星轨道的速度，使它们如此接近。在这个过程中，黑洞似乎甩掉了它们附近几乎所有的物质，使得星系核心缺少恒星和气体。由于没有更多的物质来进一步减缓这对天体的轨道，它们的合并在最后阶段停滞了。罗曼尼说："通常情况下，黑洞对较轻的星系似乎有足够的恒星和质量来驱动两者迅速结合在一起。由于这对黑洞非常重，因此需要大量恒星和气体来完成这项工作。但是这对黑洞已经将中央星系中的这些物质清除干净，使它停滞不前，可供我们研究。"这对天体究竟会克服停滞状态，最终以数百万年的时间尺度合并，还是永远继续在轨道上徘徊，目前尚无定论。如果它们真的合并，产生的引力波将比恒星质量的黑洞合并产生的引力波强大一亿倍。这对天体有可能通过另一次星系合并来征服最后的距离，这将为星系注入更多的物质，或者有可能是第三个黑洞，从而使这对天体的轨道慢到足以合并。不过，鉴于B20402+379是一个化石星系团，另一个星系合并的可能性不大。"我们期待着对B20402+379的内核进行后续调查，我们将研究其中存在多少气体，"论文第一作者、斯坦福大学本科生TirthSurti说。"这应该能让我们更深入地了解超大质量黑洞最终能否合并，或者它们是否会作为双星搁浅。"说明虽然有证据表明超大质量黑洞之间的距离只有几光年，但似乎没有一个黑洞能够跨越这个最终距离。关于这种事件是否可能发生的问题被称为"最终-秒差距问题"，几十年来一直是天文学家们讨论的话题。以前曾对含有两个超大质量黑洞的星系进行过观测，但在这些情况下，它们相距数千光年--太远了，不可能像在B20402+379中发现的双星那样处于相互结合的轨道上。其他黑洞动力源的距离可能更小，不过这些都是通过间接观测推断出来的，因此最好归类为候选双星。这一理论最早是由贝格尔曼等人于1980年提出的，根据数十年来对星系中心的观测，这一理论一直被认为是存在的。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422216.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422216.htm

天文学家获得机会深入了解距离我们较近的大麦哲伦星系

天文学家获得机会深入了解距离我们较近的大麦哲伦星系美国国家航空航天局的钱德拉X射线观测站在太空中的插图。资料来源：美国国家航空航天局/CXC/SAO每年，来自世界各地的天文学家遵循严格的竞争程序来获得钱德拉时间。该望远镜于1999年在哥伦比亚号航天飞机上发射，并在地球上运行，提供以前无法获得的深层空间的视图，其波长无法从地面望远镜获得。在太空中的二十多年里，该望远镜已经彻底改变了X射线天文学领域。"主要的想法是研究附近的恒星形成的星系，"Antoniou说。"它使我们有机会研究更遥远的星系的类似物，但显然是在我们的银河系之外。"欧空局的VISTA望远镜揭示了大麦哲伦星系的非凡图像，这是我们最近的银河系邻居之一。VISTA一直在调查这个星系和它的兄弟姐妹小麦哲伦星系，以及它们的周围环境，其细节是前所未有的。这项调查使天文学家能够观察到大量的恒星，为研究恒星演化、银河系动力学和变星提供了新的机会。资料来源：ESO/VMC调查该计划的重点是大麦哲伦星系，这是一个最近的恒星形成的星系，在距离地球大约16万光年的地方围绕着银河系运行。Antoniou，同时也是Lubbock以北15英里的PrestonGottSkyview天文台的主任获得了1兆秒的钱德拉望远镜时间，这大约相当于11.5天（1兆秒是100万秒）。她在超大型计划（VLP）类别中的提案在6月下旬的特定观测周期中获得批准。自2017年首次推出VLP类别以来，在64个提议中，只有7个VLP获得了时间。ValliaAntoniou，德克萨斯理工大学物理和天文学系的实践助理教授。她说，早期的研究结果应该在今年夏末向公众公布。研究重点是了解不同星系环境中X射线双星的形成和演变。所涉及的纯粹的距离可能会阻碍这项工作，因此有必要使用强大的望远镜。物理和天文学系主任Sung-WonLee说："钱德拉的提案选择过程是高度竞争的，Vallia的研究项目是第24周期提交的九个项目中唯一被批准的VLP。这个项目是一个国际科学家的合作，我非常高兴我们自己的教师得到了国际认可，并将领导这项重要的科学任务。"Antoniou说，获得的望远镜时间应该使该团队对脉冲星和黑洞等恒星残余物的种群以及它们吞噬围绕它们的恒星（所谓的X射线双星）时的行为有更多的了解。"该小组已经选择了大麦哲伦云的10个区域，重点是他们预计具有高X射线双星形成率的星系区域，这反过来将提供对系统和恒星更深入的了解。该计划完成了Antoniou开始的研究大麦哲伦星系较小的兄弟姐妹--小麦哲伦星系的努力，该计划获得了作为钱德拉X射线远景计划的时间。Lee表示："这是另一个很好的例子，说明我们部门正在进行非常有竞争力的国际研究。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357485.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357485.htm