【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

IC10-319
其實是藍色:IC 10內大多是藍超巨星,但於這張全彩圖中,銀河塵埃的紅色讓它看起來近乎偏黃。圖片來源:菲利浦‧梅希(Philip Massey,羅威爾天文臺【Lowell Observatory】)及柯諾特‧歐爾森(Knut Olsen,國家光學天文台 【NOAO】/AURA計畫/國家科學基金會【NSF】)

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

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