
ALMA射电望远镜捕捉到早期宇宙中两个巨大的螺旋星系(ID2299)碰撞后喷出大量气体
据cnBeta:世界上最大的射电望远镜捕捉到了早期宇宙中两个巨大的螺旋星系碰撞的瞬间。
天体物理学家认为,这一发现以为星系如何生长和进化提供一些关键的见解--以及可能导致它们停止生长的原因。
这项研究周一发表在《自然天文学》杂志上,描述了由阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA)对ID2299星系进行的观测。
根据研究合着者、法国替代能源和原子能委员会(CEA)的天体物理学家Emanuele Daddi的说法,在观察了100多个星系后,ALMA团队发现了ID2299星系,并发现它正在经历一个“真正的极端事件”。
作为一个星爆星系,ID2299正在经历一个快速形成恒星的时期,热气体和尘埃正在积累,产生新的恒星的速度比平均速度快5倍左右。
随着时间的推移,当星系用完了它们的尘埃和气体形成恒星时,这个过程就会急剧放慢,结构就会沉淀下来,进入一个成熟的成长阶段,远没有那么忙碌。
ID2299的情况有点不寻常。
我们看到的是宇宙只有45亿年左右历史的时候。
它正在制造大量的恒星,但研究人员注意到,它似乎也在向太空中喷出大量气体。
他们称之为“巨量喷射”。
研究小组认为,这些“巨量喷射”的气体相当于银河系气体总质量的一半,很可能是由两个螺旋星系互相旋转造成的,导致引力变得很奇怪。
两个合并的星系之间的相互作用帮助快速排出气体。
然而,真正让他们兴奋的是他们的发现对星系生长和进化的影响。
当恒星形成下降时,星系就会进入其生命的最后阶段(持续几十亿年),但形成如何停止一直是个谜。
一些天体物理学家推测,由黑洞或强烈的恒星形成引起的星系风可能会将气体推出星系,并阻止恒星的形成。
但新研究表明,恒星的形成也可能被这些巨大的碰撞所淬灭。
“因此,两个星系之间的引力相互作用可以提供足够的角动量,将部分气体踢出星系周围,”杜伦大学天体物理学家、论文第一作者Annagrazia Puglisi说。
“这表明,合并也能够通过限制星系在数百万年内形成恒星的能力来改变星系未来的演化,在思考限制星系生长的因素时,值得更多的研究。
”
Puglisi的团队使用计算机模拟显示,“巨量喷射”很可能是由合并引起的,而不是ID2299中的黑洞或恒星形成增加。

研究人员还提出,这一事件可能在早期宇宙中很常见,其他星系抛射可能是星系碰撞的结果,这对之前一些关于风如何将星系气体吹到黑暗空间的研究提出了挑战。
为了帮助支持新的假设,该团队将研究其他遥远星系的合并,并试图进一步制约巨量喷射的可能原因。
“这可能会对我们理解究竟是什么形成了星系的演化产生巨大的影响,”里昂天文研究中心的天体物理学家、论文的合着者Jeremy Fensch说。
相关报道:ALMA观测到一个遥远的碰撞星系 它正在释放其恒星形成的气体
据cnBeta:Atacama大毫米/亚毫米波阵列(ALMA)观测到一个遥远的星系与另一个星系相撞。
科学家们之前也曾观测到过相撞星系,这一次的独特之处在于,随着星系的碰撞,产生的合并星系正在释放其恒星形成的气体。
天文学家说,这个星系正在喷射出近一半的恒星形成的气体,而且速度非常快。
科学家估计,银河系每年喷射的气体相当于近1万个太阳的的质量,气体的注入正在迅速地移除银河系制造新恒星所需的燃料。
气体的喷射被认为是在星系碰撞时触发的,这一事件可能会导致天文学家重新思考星系如何停止带来新的恒星。
当星系耗尽燃料并停止产生恒星时,它们就会逐渐消亡。
首席研究员Annagrazia Puglisi表示,这是天文学家首次在遥远的宇宙中观测到一个典型的大规模恒星形成星系,这个被称为被称为ID2299的遥远星系即将因大规模的冷气体喷射而消亡,它距离我们很远,光线需要90亿年才能到达地球。
从地球上,天文学家看到的星系是宇宙只是45亿年前的样子。
该星系形成恒星的速度也非常快,比银河系形成恒星的速度快数百倍。
天文学家说,这意味着剩余的气体将被恒星形成的速度迅速消耗掉。
ID2299在几千万年内将不再形成恒星,按照恒星形成气体的喷射和消耗速度,科学家认定,气体喷出是由于两个星系碰撞合并,由于喷出的气体与“潮汐尾”联系在一起造成的。
潮汐尾是一种延伸到星际空间的恒星和气体的形成的一种流状外貌,它是两个星系合并时产生的。
通常情况下,潮汐尾太过微弱,在遥远的星系中无法看到,然而,在ID2299中却可以看到它。
天文学家认为,恒星形成的风和大质量星系中心黑洞的活动造成的风是将恒星形成的物质发射到太空的原因。
然而,新的研究表明,星系合并也可能是将气体喷射到太空的原因。
相关报道:天文学家亲眼见证星系消亡场景
据网易科技《知否》(小小):浩瀚的宇宙中有数不尽的星系,其中许多注定要走向消亡。
然而,人类至今从未观察到过这种现象。
不过,英国和法国科学家如今首次亲眼见证了遥远星系的消亡场景。
通常情况下,当星系中的恒星停止形成时,星系就会逐渐消亡。

英国达勒姆大学和法国萨克雷核研究中心的科学家们利用智利的阿塔卡玛大型毫米波望远镜阵列(ALMA)观察到了这种罕见现象,甚至看到其用于形成恒星的冷气体正大量流失。
这个星系代号为ID2299,距离地球大约90亿光年。
ID2299星系现在每年损失相当于10000个太阳质量的气体,这导致其形成恒星所需的材料大幅减少。
到目前为止,该星系已经失去了冷气体总量的46%。
与此同时,ID2299仍在以比我们银河系快数百倍的速度快速形成新的恒星,这将进一步加速耗尽该星系中剩余的气体。
这实际上将导致ID2299在几千万年后死亡。
英国达勒姆大学和法国萨克雷核研究中心首席研究员兼博士后助理安娜格拉齐亚·普格利西(Annagrazia Puglisi)表示:“这是我们首次观察到遥远宇宙中巨大星系即将死亡的场景,因为其冷气体正大规模喷射流失。
”
这个星系的消亡可能是由于与其他星系碰撞所致。
碰撞可能导致气体损失的有力证据是“潮汐尾巴”的形成,后者是两个星系碰撞后延伸到太空中的气体和恒星形成的长流。
通常情况下,这些潮汐尾巴在如此遥远的地方难以看到,但天文学家们能够在明亮的尾巴延伸到太空时观察到它。
如果碰撞导致这个星系的气体流失,天文学家可能需要重新考虑关于星系中恒星形成过程的理论。
此前,科学家们认为,恒星形成所产生的风,与巨型星系中心活跃的黑洞相结合,将形成恒星所需的物质喷出太空,从而标志着恒星形成过程结束。
法国萨克雷核研究中心的研究合着者、天文学家伊曼纽尔·达迪(Emanuele Daddi)说:“我们的研究表明,碰撞可以产生气体喷发,风和潮汐尾巴看起来非常相似。
这可能会让我们改变对星系‘死亡’的理解。
”
未来对ID2299的持续观测,可能会揭示更多关于该星系所喷出气体的信息。
伦敦大学学院研究员基亚拉·切尔科斯塔(Chiara Circosta)称:“ALMA为解释遥远星系中恒星形成的机制提供了新的线索。
目睹如此大规模的破坏事件,为复杂的星系演化之谜增添了重要一环。
”
主要数据来源普朗克卫星(2013–2021)测宇宙微波背景辐射(CMB),给出:137.97 亿年(138.2 亿年)。
近年(2025)CMB 高精度测量(ACT 等)精度提高到约 0.1%,结果仍确认:138 亿年。
交叉检验最老恒星年龄:126–130 亿年(比宇宙年轻,符合逻辑)。
放射性元素衰变、高红移星系年龄(如 MoM-z14 形成于宇宙约 2.8 亿岁时)均与 138 亿年一致。
简单说教科书 / 标准答案:138 亿年更精确值:137.97 亿年所有数据都建立在大爆炸 +ΛCDM 标准模型上;
如果未来有全新模型(比如有人提出宇宙可能更老,如 300 多亿年),那还需要更多证据才能取代现在的结论。
它拥有世间顶尖的引力束缚力,独特的视界边界划分出截然不同的时空领域,只要踏入视界范围之内,就连每秒三十万公里的光速,都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。
今天就用闲聊述说的口吻,聊聊黑洞引力的奇特特性,讲讲视界的划分意义,理清为何光速都无法从黑洞内部脱身,一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。
宇宙天体的引力强弱,一直和自身质量、密度牢牢挂钩。
普通恒星、行星的引力,只能束缚周边卫星与星际物质,物体只要达到对应速度,就能摆脱引力飞向深空。
而黑洞诞生于大质量天体的末期演化,巨型恒星燃料耗尽后,再也无法支撑自身庞大躯体,核心在自身重压下急剧向内坍缩,体积被无限压缩,密度飙升到难以想象的地步。
极致致密的结构,催生出碾压所有常规天体的超强引力,这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。
从黑洞形成的那一刻开始,它就注定成为宇宙里特殊的存在,和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。
围绕黑洞存在一层无形的边界,这便是人们常说的事件视界。
它没有实体外壳,肉眼无法直接看见,却是一道无法逾越的分界线。
视界之外的宇宙空间,依旧遵循常规物理规则,光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭,天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。
一旦物质、光线跨越这条无形界线,彻底进入视界内部,一切都会发生颠覆性改变。
黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在,再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。
衡量天体引力束缚能力,有一个关键参照标准就是逃逸速度,也就是物体摆脱天体引力束缚,飞向宇宙远方需要具备的最低速度。
地球有着自身对应的逃逸速度,火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空,太阳系里的各大行星、恒星,都有着各自固定的逃逸速度门槛。
黑洞打破了常规天体的速度极限,视界内部的逃逸速度直接超越光速。
光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度,连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼,其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。
光线坠入黑洞视界后,无法向外反射、传播,我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮,这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。
任何闯入视界之内的物质,不管是庞大的恒星残骸,还是细碎的气体尘埃,都会被强大引力不断拉扯撕扯,最终向着黑洞中心奇点不断坠落,彻底消融在这片深渊之中。
超强引力不止禁锢视界内部的一切,也会剧烈扭曲周边时空。
靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折,光线途经周边空间也会发生明显偏转。
不少遥远天体发出的光芒,在奔赴地球的途中靠近黑洞区域,都会被引力改变行进路线,这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。
科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹,一步步推算黑洞位置,测算它的质量与引力强度。
时至今日,人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查,视界内部的时空结构、物质形态,还留存着大量未解谜题。
光速无法逃逸的特性,让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域,里面的一切变化都无法向外传递信息。
黑洞凭借极致强大的引力,划定出超越光速束缚的视界禁区,成为宇宙中最神秘的深渊天体。
这份打破常规物理认知的特质,不断吸引着人类探索研究,随着天文观测技术持续进步,未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。