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英国皇家天文学会：天文学家发现连接太空星系的巨大宇宙“桥梁”

排行榜 2025年09月28日 17:32 1 admin
英国皇家天文学会：天文学家发现连接太空星系的巨大宇宙“桥梁”

信息来源：https://scitechdaily.com/astronomers-discover-colossal-cosmic-bridge-linking-galaxies-across-space/

距离地球5300万光年的深空中，一座由氢气构成的宇宙"桥梁"正在悄然连接着两个相对较小的矮星系。这个长达185,000光年的巨大结构，以及伴随发现的延伸160万光年的气体尾流，为天文学家提供了观察星系相互作用和演化过程的前所未有的机会，同时也揭示了宇宙中最基本的结构形成机制。

这项由国际射电天文学研究中心西澳大利亚大学节点完成的研究，利用澳大利亚科学与工业研究组织的ASKAP射电望远镜，成功捕捉到了NGC 4532和DDO 137这两个矮星系之间的氢气连接。研究结果不仅刷新了人类对星系间物质交换认知的界限，更为理解银河系及其伴星系统的演化历史提供了重要线索。

发表在《英国皇家天文学会月刊》上的这一发现，标志着天文学家在观测星系相互作用方面取得的重大突破。相比于以往只能观察到星系内部结构或近距离星系对的研究，这次发现的气体桥梁和尾流系统展示了星系在更大尺度上的复杂相互作用模式。

宇宙环境塑造的动态过程

英国皇家天文学会：天文学家发现连接太空星系的巨大宇宙“桥梁”

CSIRO 在 Wajarri Yamaji Country 上的 ASKAP 射电望远镜。图片来源：Alex Cherney/CSIRO

这一壮观的宇宙现象并非静态存在，而是多种天体物理过程共同作用的结果。西澳大利亚大学ICRAR的首席研究员利斯特·斯塔夫利-史密斯教授解释，这些结构的形成主要受到三种力量的影响：星系之间的潮汐相互作用、处女座星系团的强大引力场，以及星系团内炽热气体产生的冲压压力。

处女座星系团作为距离地球最近的大型星系团之一，包含超过1300个已知星系，其内部充满了温度高达太阳表面200倍的炽热气体。当NGC 4532和DDO 137这样的矮星系在星系团引力作用下高速运动时，它们就像重新进入大气层的航天器一样，经历着持续的"大气燃烧"过程。

这种冲压压力效应已经持续了约十亿年，逐渐剥离了星系外围的氢气，形成了我们今天观察到的桥梁和尾流结构。研究团队的计算机模型显示，星系的运动速度和周围气体的密度完全可以解释观测到的气体分布模式。

值得注意的是，这种过程在宇宙中并不罕见。天文学家此前已经在其他星系团中观察到类似现象，但很少能够获得如此清晰和详细的观测数据。ASKAP望远镜的高灵敏度和大视场特性使得这次观测成为可能，为研究星系间物质转移提供了前所未有的精细度。

恒星形成与宇宙演化的新视角

英国皇家天文学会：天文学家发现连接太空星系的巨大宇宙“桥梁”

ASKAP 看到的弥散氢发射图像与该区域的光学图像叠加在一起。图片来源：ICRAR，N. Deg，Legacy Surveys（D.Lang / Perimeter Institute）

中性氢作为宇宙中最丰富的元素，是恒星形成的主要原料。因此，理解氢气在星系间的分布和运动对于天体物理学具有根本性意义。研究合作者、西澳大利亚大学ICRAR的天体物理学家剑持健二教授强调，这一发现为理解星系相互作用和演化提供了关键洞察。

观测数据显示，连接两个矮星系的氢气桥不仅仅是被动的物质转移通道，更可能是活跃的恒星形成区域。当氢气在潮汐力作用下被拉伸和压缩时，某些区域的密度可能达到触发恒星诞生的临界条件。这种机制可能解释了为什么某些看似孤立的星际空间中会出现年轻的恒星群。

更重要的是，这种星系间的物质交换过程对星系的长期演化轨迹产生深远影响。失去氢气储备的星系将逐渐减少新恒星的形成，最终演变为贫气的椭圆星系或矮椭圆星系。相反，能够从伴星系或星际介质中获得新鲜氢气供应的星系则可能维持活跃的恒星形成活动。

这一发现还为理解我们自己的银河系演化历史提供了重要参考。银河系及其最大的两个伴星系——大麦哲伦云和小麦哲伦云——同样存在氢气桥梁连接，形成了著名的麦哲伦流。通过研究NGC 4532和DDO 137系统，天文学家能够更好地理解银河系-麦哲伦云系统的过去和未来演化。

射电天文学的技术突破

英国皇家天文学会：天文学家发现连接太空星系的巨大宇宙“桥梁”

（左）使用 ASKAP 拍摄 NGC 4532 / DDO 137 内外中性氢的射电星系图像。（右）来自遗产巡天的星系光学图像。图片来源：ICRAR 和 D.Lang（周界研究所）

这项发现的实现离不开先进的射电天文观测技术。WALLABY（宽场ASKAP L波段传统全天巡天）项目代表了射电天文学的最新发展水平，旨在绘制天空中氢气的三维分布图。该项目的目标是观测约50万个星系的氢气分布，为研究宇宙大尺度结构提供前所未有的数据集。

ASKAP射电望远镜阵列由36面直径12米的碟形天线组成，分布在直径6公里的区域内。与传统的单天线射电望远镜相比，ASKAP具有更大的视场和更高的成像效率，能够同时观测多个天体目标。这种技术优势使得天文学家能够进行大面积天空巡天，发现此前无法探测到的微弱结构。

数据处理方面的进步同样重要。现代计算技术使得天文学家能够处理TB级的观测数据，通过复杂的算法从噪声中提取出微弱的天体信号。在这次研究中，氢气桥梁和尾流的信号强度仅为背景噪声的几倍,需要精密的数据分析技术才能可靠地探测和测量。

国际合作也是这项研究成功的关键因素。WALLABY项目汇集了来自澳大利亚、欧洲、北美和亚洲多个国家的天文学家,形成了真正的全球合作网络。这种合作模式不仅能够集中全球最优秀的科研人才,还能够充分利用不同国家和地区的技术优势。

未来探索的广阔前景

这一发现仅仅是WALLABY项目预期成果的冰山一角。随着观测数据的持续积累,天文学家预期将发现更多类似的星系相互作用系统,从而构建起星系演化的完整图景。特别是在不同宇宙环境中的星系行为比较,将为理解环境对星系演化的影响提供关键证据。

即将启用的平方公里阵列射电望远镜将进一步推动这一研究领域的发展。SKA的灵敏度将比现有设备提高50倍,分辨率提高10倍,使得天文学家能够观测到更遥远、更微弱的氢气结构。这将使我们能够研究宇宙更早期的星系相互作用过程,追溯星系形成的历史。

从更广泛的科学意义来看,这类研究有助于验证和改进宇宙学模型中关于暗物质分布和星系形成的理论预测。氢气的分布模式反映了暗物质晕的引力势场分布,因此精确的氢气观测可以为暗物质研究提供独立的观测约束。

斯塔夫利-史密斯教授总结道:"了解这些气体桥梁及其动力学可以为星系如何随时间演化、星系气体如何重新分布以及星系可能或可能不会形成恒星的不同条件提供重要见解。这有助于我们更广泛地了解宇宙中最大结构及其生命周期的巨大复杂性。"

这项研究不仅展示了现代天文观测技术的强大能力,更重要的是为人类理解宇宙的基本运行机制开辟了新的道路。在浩瀚的宇宙中,这些看似微不足道的氢气纽带实际上承载着星系演化和宇宙结构形成的深刻秘密。

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