银河系

这个巨型螺旋星系或许会被称为“哥斯拉星系”（Godzilla galaxy），因为该星系有可能是其所在宇宙中已知的最大星系。该星系名为UGC 2885，比银河系宽2.5倍，其恒星数量则是银河系的10倍。 不过研究人员表示，UGC 2885星系是一个“温和的巨人”，因为它看上去没有与其他大型星系碰撞而过着相对静态的生活。在过去数十亿年间，它逐渐从星系间的丝状结构中吸收积累了氢，以缓慢而稳定的速度制造新恒星，其恒星诞生速率约为银河系的一半。事实上，该星系的超大质量中心黑洞也是一个沉睡的巨人。因为该星系似乎并不吞噬比它小得多的卫星星系，从而缺乏流入的气体。 肯塔基州路易斯维尔大学的本尼•霍尔维达（Benne Holwerda）用美国国家航空航天局（NASA）的哈勃太空望远镜对UGC 2885星系进行了观测，并以天文学家维拉•鲁宾（Vera Rubin，1928 – 2016）的名字给该星系起了个绰号，叫做“鲁宾星系”（Rubin’s galaxy）。 这张由哈勃太空望远镜拍摄的照片展示了巨型螺旋状星系UGC 2885，它位于距离地球2.32亿光年远的英仙座北部。该星系比银河系宽2.5倍，其恒星数量是银河系的10倍。在这幅图像中，我们可以看到银河系中的许多前景恒星，这些恒星可以通过它们的衍射峰来被识别。最亮的恒星在银河系的圆盘“乱入镜头”（photobomb）。该星系的昵称叫做“鲁宾星系”，以天文学家维拉•鲁宾（Vera Rubin ，1928-2016）的名字命名。 版权：NASA、欧洲航天局（ESA）和B. Holwerda（路易斯维尔大学） 霍尔维达表示：“我的研究在很大程度上受到了维拉•鲁宾在1980年关于UGC 2885星系大小的研究的启发”。维拉•鲁宾测量了该星系的旋转，并且由此发现了暗物质存在的证据，暗物质占据了该星系的大部分质量。“我们认为这是一个具有纪念意义的事情。在我们的观测中引用鲁宾博士的研究，这是我们最初的哈勃计划中的重要组成部分。” 霍尔维达于2020年1月6日在美国夏威夷檀香山举行的第235届美国天文学会年会上展示了其研究成果，试图解释了究竟是什么原因导致了UGC 2885星系的巨大规模。他表示：“我们目前还不太清楚该星系是如何变得这么庞大的。它的大小足以使其形成一个圆盘星系，而又不会触及任何其他空间。” 我们所知的一条线索是，UGC 2885星系在空间上是非常孤立的，并且附近没有任何星系可以撞击并破坏其圆盘形状。 随着时间的推移，UGC 2885星系是否吞噬了更小的卫星星系？抑或只是缓慢地为新恒星积累了气体？霍尔维达表示：“该星系似乎一直在缓慢生长。”利用哈勃太空望远镜的超高分辨率，霍尔维达的团队正在计算银河系光晕中的球状星团数量。大量星系团将会提供证据，证明它们是在数十亿年时间从被吞噬的较小星系中被捕获的。 NASA即将发射的詹姆斯•韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）可以用来探测该星系的中心以及球状星团的数量。NASA计划中的广域红外探测望远镜（Wide Field Infrared Survey Telescope，WFIRST）将对其星系群，尤其是整个光环群进行更全面的普查。霍尔维达表示：“这两架太空望远镜的红外线捕捉能力将使我们更清楚地看到底层的恒星群。”这对哈勃太空望远镜可见光捕捉能力进行了补充，以追踪整个星系中稀疏的恒星形成。 在这幅图像中，我们可以看到银河系中的许多前景恒星，这些恒星可以通过其衍射峰来被识别。尽管UGC 2885星系实际上位于我们2.32亿光年之外的英仙座北部，其最明亮的部分看上去似乎位于星系盘的顶部。 来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasas-hubble-surveys-gigantic-galaxy

我们的银河系是个“节俭”的星系。超新星爆炸和剧烈的恒星风将星系盘（galactic disk）中的气体吹出，但这些气体又会落回来，形成新一代恒星。天文学家对整个循环过程进行了全面的核算，发现气体的“收入”竟然比“支出”多。 太空望远镜科学研究所（位于马里兰州巴尔的摩）的天文学家、研究的主要作者Andrew Fox说：“我们预计银河系的‘账单’是平衡的，气体的流入和流出是平衡的，但是哈勃10年的紫外线数据表明，流入比流出要多。”这篇文章将发表在《天体物理学杂志》上。Fox表示，就目前而言，过量流入气体的来源仍然是个谜。 这张插图设想了银河星系盘上下的气体回收过程。哈勃用其精确的宇宙起源光谱仪（COS）观测到了看不见的气体云，Fox的团队通过背景类星体（quasars）发出的光来检测这些云的运动。（类星体是活跃星系的核心，它们由“吃饱喝足”的黑洞驱动，非常明亮。）背景中类星体发出的光穿过气体云，气体吸收了某些频率的光，这在类星体的光谱中会留下记号。Fox挑出了硅（silicon）的光谱特征，用它来追踪银河系周围的气体。这些光穿过上升的气体云时发生红移，而穿过下降的气体云时出现蓝移，这种差异使哈勃能够对银河系流入、流出的气体进行准确的审计。 Credits: NASA, ESA and D. Player (STScI) 一种可能的解释是，新气体来自星际介质（intergalactic medium，IGM）。但是Fox怀疑，银河系同时通过自己强大的引力来掠夺其他小型星系的气体资源。此外，这些观测虽然遍及整个银河系，但只关注冷气体，而较热的气体也可能有参与。 关于了解气体流入、流出银河系的速度，这项新研究报告了迄今为止最佳的测量方法。在此之前，天文学家并不知道银河气体储备流入流出的相对含量。这两个过程之间的平衡很重要，这将调节新一代恒星与行星的形成。 这项研究的数据来自哈勃的宇宙起源光谱仪（COS），由宇航员于2009年的维修任务中安装在望远镜上。研究人员梳理了数据档案，分析了过去200次对围绕银河系的弥散光晕（diffuse halo）的紫外观测。由于银河系光晕只能通过紫外检测，这十年间详细的紫外线数据提供了银河系气体的流动信息，使得这次清查成为可能。 “哈勃COS观测的最初目的是研究我们银河系之外的宇宙，但是我们回到了观测前景中的银河系气体。多亏了哈勃档案馆，我们可以使用相同的观测来研究‘附近’和‘偏远’的宇宙，”论文共同作者、北卡罗来纳州立大学的Rongmon Bordoloi指出。 目前为止，银河系是唯一一个我们有足够数据来分析气体流入、流出的完整统计信息的星系。 研究的另一作者、德国波茨坦大学的Philipp Richter说：“详细研究我们自己的星系为理解整个宇宙的星系提供了基础，而且我们已经意识到，我们的银河系比我们想象的要复杂。” 未来的研究将探索流入气体过剩的来源，以及其他大型星系是否有类似表现。Fox指出，现在COS的观测数据足够对系仙女座星系（Andromeda，M31）进行审计。M31是我们银河系的姐妹星系，重达数万亿太阳质量，距离地球约250万光年。观测显示来自M31的光呈蓝移，表示它在向我们靠近，可能以后会与银河系碰撞并形成一个巨大的椭圆星系。

这一系列图片显示了我们的银河系和邻近的仙女座星系的并合过程。 第一行，左边:当今。 第一行，右边:在20亿年后，正在接近的仙女座星系的圆盘明显变大。 第二行，左边:在37.5亿年后，仙女座星系充满了整个视野。 第二行，右边:在三十八亿五千万年后，天空因新星的形成而闪耀。 第三行，左边:在39亿年后，新星继续形成。 第三行，右边:在40亿年后，仙女座星系被潮汐力拉伸，银河系也被扭曲。。 第四行，左边:在51亿年后，银河系和仙女座星系的核心以一对明亮的裂片的形式出现。 第四行，右边:在70亿年后，合并的星系形成了一个巨大的椭圆星系，名为银河仙女星系（Milkomeda），其明亮的核心支配着夜空。 这个动画模拟了我们的银河系和仙女座星系之间的碰撞。哈勃太空望远镜的观测表明，这两个星系在相互引力的作用下结合在一起，大约40亿年后将会碰撞在一起。大约60亿年后，这两个星系将合并成一个星系。这段视频还展示了三角座星系，它将加入到这次碰撞中，也许之后会与仙女座/银河系对合并。