在方圓500萬光年(即直徑1000萬光年)的空間里,一共分布著差不多50個(gè)星系,其中我們的銀河系是排名第二的巨大星系。但是,在廣袤的宇宙中,還有更加巨大的星系。最近,天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了迄今為止人類已知的最巨大的星系。在這個(gè)星系面前,別說是銀河系,就連本星系團(tuán),都顯得有些渺小。這個(gè)星系叫什么、它到底有多大呢?
(圖片說明:哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的巨大星系團(tuán))
我們知道,銀河系是一個(gè)非常巨大的星系。根據(jù)天文學(xué)家的觀測(cè),它的直徑大約有10萬光年,質(zhì)量約為太陽的1.5萬億倍,擁有著2000-4000億顆恒星。
近些年來,有天文學(xué)家根據(jù)觀測(cè)結(jié)果,認(rèn)為銀河系比想象中還要大。我國(guó)天文學(xué)家也有觀測(cè)數(shù)據(jù),指出銀河系的直徑可能達(dá)到了20萬光年,將銀河系的尺寸提升了1倍。
但是,在浩瀚的宇宙中,銀河系的尺寸就未必有多么突出了。與所有的星系相比,銀河系確實(shí)位居前列,但比它巨大的星系也比比皆是。即便是在本星系團(tuán)中,它也僅位居第二,遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上更加巨大的仙女座大星系。
(圖片說明:仙女座大星系)
仙女座大星系又叫M 31星系,距離我們大約254萬光年,其直徑達(dá)到了22萬光年,擁有著差不多10000億顆恒星。
正所謂“打不過就加入”,雖然現(xiàn)在的銀河系沒有仙女座大星系那么龐大,但是在30-40億年后,二者將會(huì)相遇并碰撞,合并成一個(gè)更加巨大的星系。
就算是二者合并,也無法在宇宙中占據(jù)最大星系的位置。在距離我們大約10.45億光年遠(yuǎn)的位置上,有一個(gè)名叫IC 1101的星系。這個(gè)星系的半徑達(dá)到了驚人的200萬光年!據(jù)推測(cè),IC 1101內(nèi)部可能包含著100萬億顆恒星,這是此前人類已知最巨大的星系。
(圖片說明:從左到右依序?yàn)殂y河系、仙女座星系、M87、IC 1101,銀河系按傳統(tǒng)數(shù)據(jù)來算的)
如今,連IC 1101也保不住宇宙最大星系的地位了。最近,天文學(xué)家在距離地球大約30億光年的宇宙中,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更加巨大的星系,讓IC 1101都不得不望洋興嘆,這個(gè)星系的名字叫做Alcyoneus。
在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》上,研究人員即將發(fā)布他們的這一重大發(fā)現(xiàn)。據(jù)他們描述:“我們發(fā)現(xiàn)了已知的由單獨(dú)一個(gè)星系所形成的最巨大結(jié)構(gòu),這是一個(gè)巨大的射電星系,其理論上最可信的尺寸為4.99±0.04百萬秒差距,實(shí)際上可信的尺寸至少……可以達(dá)到5.04±0.05百萬秒差距。”
秒差距是大家不太熟悉的一個(gè)天文學(xué)長(zhǎng)度單位,1秒差距約等于3.26光年。也就是說,這個(gè)星系的直徑可能達(dá)到了驚人的1630萬光年!
(圖片說明:Alcyoneus)
和此前最大的星系IC 1101相比,Alcyoneus的直徑是后者的4倍,也就是說,其體積是后者的64倍,是銀河系的4000倍!別說是銀河系,就連直徑1000萬光年的本星系團(tuán)空間內(nèi),都放不下這一個(gè)恐怖的星系巨獸!
天文學(xué)家能夠發(fā)現(xiàn)這個(gè)恐怖的星系,還要感謝位于歐洲的強(qiáng)大望遠(yuǎn)鏡——低頻陣列(LOFAR)。這個(gè)望遠(yuǎn)鏡陣列由分布在全歐洲52個(gè)不同地區(qū)的總計(jì)約20000個(gè)無線電天線組成,它們通過干涉的原理形成了一個(gè)巨大的望遠(yuǎn)鏡陣列,是人類觀測(cè)宇宙的重要工具之一。
(圖片說明:LOFAR)
他們利用LOFAR進(jìn)行了拍攝,將一些噪音除掉并進(jìn)行了信號(hào)的處理后,得到了一幅迄今為止人類獲取過的對(duì)射電星系外延展瓣最敏感的搜索圖像。接下來,天文學(xué)家通過肉眼在圖像中反復(fù)搜索,最終在30億光年外,發(fā)現(xiàn)了這個(gè)巨大的星系。
需要說明的是,這么大的空間內(nèi),并不完完全全是這一個(gè)星系的天體,它是由其宿主星系及其強(qiáng)大的噴流所形成的巨大結(jié)構(gòu)。
根據(jù)研究人員的描述,這個(gè)巨大結(jié)構(gòu)中心的宿主星系是一個(gè)橢圓星系,質(zhì)量大約是太陽的2400億倍。單純從質(zhì)量上看,這個(gè)宿主星系還沒有我們的銀河系大呢。不過,它能夠創(chuàng)造出一個(gè)巨大的星系結(jié)構(gòu),得益于其核心處的超大質(zhì)量黑洞。這個(gè)黑洞的質(zhì)量大約是太陽的4億倍,相比之下,銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞——人馬座A*只有它質(zhì)量的1/100而已。
和它的同類——射電星系相比,這個(gè)黑洞的質(zhì)量也不是那么突出。
所謂的射電星系,指的是具有非常強(qiáng)烈的射電輻射的星系,通常要比普通的星系強(qiáng)100到10萬倍。比較著名的射電星系有M 87星系,其中心的超大質(zhì)量黑洞達(dá)到了太陽質(zhì)量的太陽的65億倍,它也就是人類歷史上第一張拍攝了照片的黑洞。和M 87*黑洞相比,Alcyoneus的黑洞簡(jiǎn)直就是小不點(diǎn)。
那么,這些黑洞是如何產(chǎn)生這種巨型結(jié)構(gòu)的呢?
(圖片說明:超大質(zhì)量黑洞)
我們知道,黑洞可以吞噬一切物質(zhì),但它也不會(huì)完全吞噬掉周圍的所有物質(zhì)。在黑洞吞噬的過程中,也會(huì)有少部分物質(zhì)會(huì)從吸積盤被輸送到黑洞的兩極,然后由黑洞恐怖的磁場(chǎng)加速到接近光速,向兩端噴射出去,這就是黑洞的相對(duì)論性噴流。
有些相對(duì)論性噴流在宇宙中穿梭的過程中,會(huì)形成外延展瓣結(jié)構(gòu)。其實(shí)我們的銀河系也有這樣的瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu),但是并不大。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn),宇宙中有很多星系擁有著巨大的外延展瓣,有一些甚至能達(dá)到幾百萬光年,這就是所謂的巨型射電星系。
(圖片說明:巨型射電星系)
這些星系為何會(huì)有如此強(qiáng)大的能量,釋放出如此巨大的外延展瓣,至今仍然是個(gè)謎。所以,像Alcyoneus這樣的射電星系的發(fā)現(xiàn),對(duì)于天文學(xué)家來說絕對(duì)是一個(gè)好消息,可以更好地了解這些極端的宇宙現(xiàn)象。
就比如這次發(fā)現(xiàn)的Alcyoneus可以表明,巨大的外延展瓣未必是通過同樣巨大的宿主行星或者超大質(zhì)量黑洞來形成,二者之間似乎沒有必然的聯(lián)系。這就更讓天文學(xué)家困惑了,為什么一個(gè)相對(duì)較小的黑洞卻能夠擁有更大的外延展瓣呢?
(圖片說明:射電星系的外延展瓣)
不知道?;蛟S在未來,天文學(xué)家還會(huì)發(fā)現(xiàn)宇宙中更大的星系或者星系結(jié)構(gòu)。包括Alcyoneus本身所處的宇宙空間內(nèi),物質(zhì)密度也相對(duì)較低,這更有利于它成長(zhǎng)到更加巨大的水平。
1630萬光年這個(gè)紀(jì)錄,到底會(huì)在什么時(shí)候被打破呢?
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