哈勃发现比小说更奇怪的天体：神秘的"幽灵"恒星在周围徘徊了数十亿年

2023-01-07 19:28:09 来源：cnBeta

在20世纪60年代的科幻电视节目《Lost in Space》中，一个小型的行星殖民者家庭偏离了方向，在我们的银河系中迷失了。但是当涉及到哈勃太空望远镜的发现时，事实远比虚构的更奇怪。

(资料图)

多亏了哈勃望远镜，天文学家现在知道了整个恒星家族 - 可能还有它们的行星系统，甚至没有一个星系可以称之为家。

我们依偎在庞大的银河系中，这是一个由恒星组成的帝国。但是有许多恒星在由数百或数千个星系组成的巨大星系团内徘徊。这些恒星在引力上并不与星团中的任何一个星系相联系。对于任何围绕母体恒星运行的居民来说，夜空会显得墨黑而无星，除了天空中邻近星系的微弱柔和光芒。

总的来说，这些落伍的恒星发出的暗淡的散射光形成了一种叫做星系内光的背景，是它们潜伏在周围的证据。虽然最早的线索出现在1951年，但哈勃可以很容易地探测到这种光，尽管它只是从地面望远镜看到的夜空光芒的万分之一。几十亿年前的星系会比今天看到的要小，而且由于引力较弱，它们可能很容易脱落恒星。（从我们的银河系逃逸的速度超过每小时100万英里）。了解星系团内光的起源可以让天文学家对整个星系团的组装历史有新的认识。

这些是哈勃太空望远镜拍摄的两个大质量星系团的图像，名为MOO J1014+0038（左图）和SPT-CL J2106-5844（右图）。人为添加的蓝色是由哈勃数据转化而来的，该数据捕捉到了一种叫做星系内光的现象。这种极其微弱的光芒追踪了散落在星团中的游荡恒星的光线的平滑分布。几十亿年前，这些恒星从它们的母星系中脱落，现在在星系间空间漂移。

哈勃太空望远镜发现星系间的幽灵之光在时间上延伸得很远

在由数百或数千个星系组成的巨大星系团中，无数的恒星像迷失的灵魂一样在星系间游荡，发出幽灵般的光晕。这些恒星在引力上并不与星系团中的任何一个星系相联系。

对天文学家来说，令人纠结的问题是：这些恒星首先是如何在星系团中如此分散的？几种相互竞争的理论包括：这些恒星被从星系团的星系中剥离出来，或者它们在星系合并后被抛来抛去，或者它们在数十亿年前星系团形成的早期就已经存在。

美国宇航局哈勃太空望远镜最近进行的一次红外调查，寻找这种所谓的"星系团内光"，为这个谜团带来了新的启示。新的哈勃观测结果表明，这些恒星已经在周围游荡了数十亿年，而不是星系团内最近的动态活动的产物，这种活动会将它们从正常星系中剥离出来。

这项调查包括10个星系团，距离近100亿光年。这些测量必须从太空进行，因为星系团内的微弱光线比从地面看到的夜空要暗淡一万倍。相对于星团中的总光而言，星团内的光所占的比例保持不变，要追溯到数十亿年前。"韩国首尔延世大学的James Jee说："这意味着这些恒星在星团形成的早期阶段已经无家可归。"他的结果发表在1月5日的《自然》杂志上。

哈勃广域相机3号拍摄的星系团MOO J1014+0038（左图）和SPT-CL J2106-5844（右图）的图像，有颜色键、罗盘箭头和比例条供参考。这张图片显示了近红外波长的光。色键显示了收集光线时使用了哪些滤镜。每个滤镜名称的颜色是用来表示通过该滤镜的波长的颜色。

罗盘图形指向天体在天球上的方位。北方指向北天极，北天极不是天空中的一个固定点，但它目前位于北极星附近，位于小熊星座的环形区域。天体坐标类似于地面地图，尽管东西是移位的，因为我们是向上看而不是向下看。

标尺上标有光年（ly）和秒（pc）。光年是指光在一个地球年内所走过的距离。(光需要10万年才能走完与标尺长度相等的距离)。一个光年大约等于5.88万亿英里或9.46万亿公里。旁秒也是一种长度或距离的量度。一个parsec大约是3.26光年的宽度。请注意，这个比例尺上显示的光年和准秒的距离适用于星系团，而不是前景或背景物体。

当一个星系绕着星系团的中心运行时，在星系之间的空间中穿过气态物质时，恒星可能会散落在其星系出生地之外。在这个过程中，阻力将气体和尘埃推到星系之外。然而，根据新的哈勃调查，Jee排除了这种机制作为星系团内恒星产生的主要原因。这是因为如果剥离是主要的参与者，那么星系内的光分数会随着时间的推移而增加到现在。但在新的哈勃数据中，情况并非如此，这些数据显示在几十亿年内有着恒定的亮度。

"我们并不确切知道是什么让它们无家可归。目前的理论无法解释我们的结果，但不知何故，它们在早期宇宙中被大量生产，"Jee说。"在它们的早期形成时期，星系可能相当小，而且由于引力的把握较弱，它们很容易脱落恒星。"

论文的第一作者、延世大学的Hyungjin Joo说："如果我们弄清楚星系团内恒星的起源，它将帮助我们了解整个星系团的组装历史，而且它们可以作为笼罩星系团的暗物质的可见追踪器。暗物质是宇宙中看不见的支架，它将星系和星系团固定在一起。"

如果这些游荡的恒星是通过星系间相对较新的"弹珠台"产生的，它们没有足够的时间散布在星系团的整个引力场中，因此不会追踪到星系团的暗物质分布。但是，如果这些恒星是在星团的早期出生的，它们将完全分散到整个星团中。这将使天文学家能够利用这些落伍的恒星来描绘出整个星团的暗物质分布。

这项技术是新的，是对传统的暗物质测绘方法的补充，即测量整个星团如何因一种叫做引力透镜的现象而扭曲来自背景物体的光线。

1951年，Fritz Zwicky首次在科马星系团中探测到星系团内的光线，他报告说他最有趣的发现之一是在星系团中观察到发光的、微弱的星系间物质。由于包含至少1000个星系的科马星系团是离地球最近的星系团之一（3.3亿光年），兹威基甚至能够用一个不大的18英寸望远镜探测到幽灵般的光线。

美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外能力和灵敏度将大大扩展对宇宙深处的星团内恒星的搜索，因此应该有助于解开这个谜团。

关键词：爱德文哈勃科幻小说