【天文新知】鄰近的星系碰撞

■兩個矮星系可能於本星系群相撞，造成離我們最近的「星暴」

作者｜克‧洛斯威（Ken Croswell）

編譯｜陳曉瑩

銀河與鄰近的仙女座（Andromeda）等巨星系（Giant galaxy）形成，是因為亙古以前小星系相撞、成長而來。但觀察這過程相當困難，須在可觀測宇宙（observable universe）的邊緣偵測矮星系（dwarf galaxy）碰撞，然而觀測到的也是超過百億年前的星系了。如今，天文學家在離我們較近的小星系IC 10發現碰撞證據。在距地球僅兩百六十萬光年處，可仔細觀察到矮星系的碰撞。

密西根大學天文學家戴維‧尼德威爾（David Nidever）稱IC 10為天文界最有意思的星系：「它是本星系群（Local Group）唯一的星暴星系（starburst galaxy）。」星暴指的是星系以驚人速率形成星球。

IC 10位於北天星座中W形仙后座（Cassiopeia）的銀河塵埃後方。其光度不到銀河一成，且因銀河系的遮蔽，天文學家花了大半世紀都無法探究此星系。

天文學家愛德溫‧哈伯（Edwin Hubble）於1936年的《星雲之域》（The Realm of the Nebulae）一書中指出，IC 10可能為本星系群一份子，它匯集鄰近星系，包括七八十個已知星系，但天文學家數十年來都無法斷定IC 10的距離，有的預測值甚至相差四倍。

終於在1990年代，天文學家觀測到銀河造父變星（Cepheid），它是測量星系距離的最佳指標，進而證明了哈伯的說法。造父變星是黃超巨星（yellow supergiant star），光度會因星球膨脹收縮呈週期性的明暗。造父變星脈動週期越長，其體積與光度就越大。因此，比對此光度與該星的視亮度，就能得出造父變星距離及所屬星系的距離。

其他天文學家還發現，IC 10中壽命短暫的藍超巨星（blue supergiant star）意外地多，代表該星系正處於星暴過程中，而其中少有紅超巨星（red supergiant star）。紅超巨星需要較多時間形成，這代表星暴開始距今不到一千萬年。至於星暴的起因則有些神祕，尼德威爾說：「我們不清楚為何突然有這種爆發性的星球形成。」

現在尼德威爾或許解開了IC 10星球形成的秘密，也就是與另一個小星系碰撞，他表示：「這其實是個無心的發現。」當時他用西維吉尼亞的綠堤望遠鏡（Green Bank Telescope）研究大、小麥哲倫雲（Large and Small Magellanic Clouds）釋放的氫氣，觀測其無線電波，這是繞行銀河者中最明亮的兩個星系。IC 10剛好位於他的觀測範圍，而他發現自IC 10綿延了一條至少六萬光年的氫氣弧帶，寬度約太陽的一百萬倍。

尼德威爾的團隊將於《天文物理期刊通訊》（The Astrophysical Journal Letters）新刊中提到，這條氣體弧帶可能就是伴星系（companion galaxy）撞進鄰居家的證據。星系氣體雲彼此碰撞，導致氣體壓縮並快速形成大量星球。羅威爾天文臺的天文學家菲利浦‧梅希表示：「大家都希望這個簡單明瞭的說法就是解答」。他研究IC 10數十年，認為這項新發現「相當重要」，不過他也提出疑問：「若曾發生撞擊，那這個伴星系在哪裡呢？」

為找出IC 10的伴星系，尼德威爾與同事運用光學望遠鏡在新發現的氣體弧帶搜索星球。他猜測IC 10與其伴星系是大、小麥哲倫雲的縮影，後者也產生相當多的星球。大、小麥哲倫雲繞行銀河且很可能繞行彼此；IC 10則繞行仙女座星系，但離仙女座較麥哲倫雲距銀河多出四倍。

仙女座與銀河會吸走衛星星系的氣體，也就是形成星球的原料。不過或許因為麥哲倫雲才正首度繞過我們，所以至今仍保有氣體，讓天文學家有機會研究離我們最近的星暴，見證如我們家鄉銀河系等巨大星系如何形成。

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 研究出處：The Galaxy Collision Next Door

責任編輯：Kerina Huang