超亮星系曾同時吞食三個相似星系：才有如此高亮度
天文學家在一項新研究中發現，目前已知最明亮的星系似乎曾同時吞食了三個相似星系，因此才有瞭如此高的亮度，這項發現或許能解釋，這場“燈光秀”背後的黑洞是如何在宇宙早期達到如此驚人的規模的。 幾乎所有星系中央都存在超大質量黑洞，其質量可達太陽的數百萬、乃至數十億倍。
圖為目前已知最明亮的星系——WISE J224607.57−052635.0及周圍三個星系的概念圖。
Credit: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
此前研究顯示，當這些巨大的黑洞吞噬外來物質時，會釋放出大量光線，這可能就是宇宙中最明亮的物質之一——“類星體”的來源。類星體即使離我們再遠，也可以被天文學家觀察到，因此類星體是人類已知最遙遠的天體之一。距我們最遠的類星體也是宇宙中最早形成的類星體，因為它們距我們越遠，光線傳到地球的時間就越長。
要解釋宇宙早期的黑洞如何吞噬足夠的物質、從而變成超大質量黑洞，對科學家而言是個極大的挑戰。因此，研究人員希望儘可能多地分析早期類星體，從而進一步瞭解它們的發育過程。
智利ALMA望遠鏡拍攝的圖片顯示，類星體WISE J224607.57−052635.0正通過氣體與塵埃構成的連線帶“吞食”三個鄰近星系。
Credit: T. Diaz-Santos et al.; N. Lira; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
在此次新研究中，科學家的考察重點是距地球約250億光年的類星體WISE J224607.57−052635.0。該研究的主要作者、智利聖地亞哥迭戈波塔利斯大學的天體物理學家塔尼奧·迪亞茲·桑托斯（Tanio Díaz Santos）介紹道，該星系體積相對較小，直徑只有銀河系的十分之一左右。
然而，這個灰塵密佈的小小類星體卻是我們已知最明亮的星系之一。距該研究的共同作者、英國萊斯特大學天體物理學家安德魯·布萊恩（Andrew Blain）介紹，其亮度超過銀河系的1萬倍，更超過太陽的100萬億倍。
此外，類星體WISE J224607.57−052635.0也是已知誕生最早的類星體之一，約形成於124億年前，僅比宇宙大爆炸晚了13億年。該類星體和它的同類都十分熾熱，並且灰塵密佈。
科學家利用位於智利的阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米陣列望遠鏡（ALMA）和新墨西哥的卡爾·央斯基甚大陣列，對類星體WISE J224607.57−052635.0展開了分析，詳細研究報告發表在11月15日的《科學》期刊上。
圖為目前已知最明亮的星系——WISE J224607.57−052635.0的概念圖。其直徑只有銀河系的十分之一左右，亮度卻超過銀河系的一萬倍。
Credit: NASA/JPL-Caltech
布萊恩的團隊發現了三個通過塵埃與該類星體相連的小型星系，這些塵埃碳含量很高，類似於碳煙。“這些星系與塵埃分佈在類星體WISE J224607.57−052635.0周圍，佔據了一塊約銀河系那麼大的區域。”
光是類星體內部的塵埃就相當於太陽質量的17億倍，其“衛星”星系所含的塵埃總量更是隻多不少。“我們認為，這是人類第一次探測到宇宙早期發生的多重合並事件中的塵埃連線帶。”
構成這些塵埃的元素通過巨大恆星內部發生的核反應形成，然後分散到星系各處。這說明該類星體周圍的氣體與更早之前的恆星誕生有關。布萊恩稱，這一發現可幫助我們更好地瞭解氣體與塵埃在星系誕生過程中發揮的作用。
研究人員指出，星系與其它星系的合併不僅能為類星體提供發光的原材料，還會產生大量塵埃、將其遮蔽起來。因此，此次研究發現或許有助於解釋這些光芒萬丈、但又灰塵密佈的星系在早期宇宙中的形成過程。