螺旋星系以「超級碰碰碰」變為橢圓星系

一次罕見的大碰撞發生在氣體雲豐富的兩個星系之間，歐洲航天局赫歇爾太空天文台觀測到了星系碰撞的事件，天文學家從中找到了一個謎題的解決方案，早期宇宙存在一種大質量、來源不明的星系，新的觀測結果為星系如何形成的謎題提供了線索。宇宙的大多數星系可以分成兩種主要的類型，它們或者是螺旋星系、或者是橢圓星系，我們的銀河系是一個螺旋星系，星系中充斥了氣體雲，從星雲形成了活躍程度高的恆星，螺旋星系相對說來是一種積極星系。橢圓星系的氣體雲物質貧乏，星系由古老、相對冷的紅色恆星構成，從星雲形成恆星的活躍程度低，橢圓星系是一種「暮氣沉沉」的消極星系。

科學界長期以來流行了一種假說，我們今天在宇宙中看到的大尺度橢圓星系是逐漸成長起來的，許多小尺度的矮星系通過它們之間的引力作用聚在一起，主要由氫氣構成的氣體雲逐漸地濃縮，演變為冷的、低質量恆星。今天看到的橢圓星系的氣體雲物質消耗殆盡，出現一個「紅色和死寂」的恆星群體。天文學家在過去的10年發現了大質量的橢圓星系，它們基本上在宇宙誕生之後的30到40億年形成，他們不能解答一個謎題：為什麼在相對短的天文時間尺度橢圓星系得以快速地聚集大量的恆星？形成恆星的過程卻突然「中斷」、或「關閉」了。

科學家提出過一種獨特的觀點，兩個螺旋星系能夠在大碰撞過程中實現合併，形成一個更大的橢圓星系，星系大碰撞激活了恆星大規模形成的動力機制，由於恆星形成的「提速」迅速地消耗氣體雲物質的儲備，那些早期形成的恆星逐漸演變到後期階段。現在，科學家使用了赫歇爾天文台收集的數據，他們觀測了兩個質量巨大的星系開始發生的碰撞，星系碰撞事件發生在宇宙30億年的年齡。科學家在初步接觸赫歇爾天文台的資料時以為發現了一個單獨的明亮星系，將它取名為HXMM01，他們後來發現星系HXMM01實際上由兩個星系構成，每個星系的質量大約為1000億顆太陽，每個星系含有基本相同的氣體數量。

HXMM01的兩個星系通過氣體雲相互連接，它們實際上正在發生碰撞與融合的過程。加州大學歐文分校的海福負責對橢圓星系HXMM01的研究，《自然》發表了科學小組的研究成果。「龐然大物」的組合星系由相互作用的兩大星系構成，它是目前已知最高效率的「恆星工廠」，雙星系HXMM01不同尋常，它具有高質量、高強度的恆星製造能力，處在合併的中間環節，它為星系如何形成和演化提供了有價值的信息，科學家以此建立了合理的星系模型。雙星系HXMM01的發現激發了科學家的想像力，他們構建了一種新的恆星形成理論，HXMM01以驚人的速度製造新的恆星，每年大約「批量生產」2000顆像太陽一樣的恆星，而今天的銀河系使出了「渾身解數」，每年只能製造1個像太陽一樣的恆星。HXMM01雙星系距離地球為110億光年，它的形狀很像我們的銀河系，兩個星系在碰撞與合併中改變了各自的形狀，從兩個螺旋星系轉換為一個橢圓星系。

兩大星系的融合持續大約10億年的時間，所有的氣體雲物質轉化為組成的恆星材料，這大約需要2億年的時間，這種轉化的效率相當於在普通星系中氣體雲轉化為恆星的10倍。一個質量巨大的通過合併形成的橢圓星系由紅色和垂死的恆星構成，它的總體質量相當於4000億顆太陽。在早期宇宙發現正在融合的兩大星系，這讓科學家感到興奮異常，他們第一次在赫歇爾天文台見證了一種星系形成的新機制：氣體豐富、恆星活躍的兩大螺旋星系通過大碰撞形成一個目前已知的在早期宇宙最大質量的橢圓星系。歐洲航天局的赫歇爾太空望遠鏡即將退出天空舞台，新的發現是對這台望遠鏡的一種最好紀念。天文學家赫歇爾和赫歇爾天文台為人類探索太空立下了豐碑。為了驗證科學團隊的新發現，天文學通過NASA的哈勃和斯皮策太空望遠鏡進行了觀測，獲得了更多的細節信息，他們同樣看到兩個星系不可思議的撞擊與融合，其中的每一個星系都以不可思議的速度製造了新的恆星。

（編譯：2013-5-24）

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