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星系的自轉(zhuǎn)看似尋常，其背后卻可能隱藏著許多與宇宙本質(zhì)有關(guān)的謎。  
哈勃太空望遠鏡拍攝的MACS J1149.5+2223星系團。小圖中放大顯示的綠色光斑即為距地球132.8億光年的MACS1149-JD1。ALMA / NASA / ESA 星系的自轉(zhuǎn)看似尋常，其背后卻可能隱藏著許多與宇宙本質(zhì)有關(guān)的謎。
藝術(shù)家筆下描繪的MACS1149-JD1星系的形成，它在此過程中開始自轉(zhuǎn)。ALMA 天文學家猜測宇宙中存在一種看不見摸不著的物質(zhì)——暗物質(zhì)，就是從測量星系和星系團的轉(zhuǎn)速開始的。天文學家上世紀在測量星系和星系團的轉(zhuǎn)速時發(fā)現(xiàn)它們轉(zhuǎn)得實在太快了，快得早就應(yīng)該解體了——但實際上它們好得很。所以人們開始懷疑宇宙的大部分質(zhì)量可能是看不見的，但它究竟是什么？ 而最近一些天文學家再一次證明，宇宙中的星系都有越轉(zhuǎn)越快的趨勢。他們測量了一個極端遙遠星系的自轉(zhuǎn)速度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)慢得驚人。 這是一個紅移值9.1的星系，名叫MACS1149-JD1。我們看到的這個星系，其實是132.8億年前，也就是宇宙大爆炸后僅5億年時的影像，還非常原始。 MACS1149-JD1本身非?；璋?，但幸運的是它與地球之間隔著一個巨大的星系團。星系團的引力場扭曲了MACS1149-JD1飛向地球的光，當這些光到達地球后，從地球看，MACS1149-JD1的影像就像被放大了，而且也比原來亮很多。這就是所謂的“引力透鏡”現(xiàn)象。利用這種現(xiàn)象，天文學家可以研究那些本無法研究的遙遠天體。 研究人員使用阿塔卡馬毫米/亞毫米波射電望遠鏡陣列（ALMA），觀測了這個星系星系盤內(nèi)的雙電離氧。他們?yōu)檫@個星系設(shè)計了一個與星系盤大小和轉(zhuǎn)速有關(guān)的理論模型，然后將實際觀測數(shù)據(jù)與之進行了比較研究。 研究人員發(fā)現(xiàn)，這個星系的直徑只有3000光年，遠小于銀河系的10萬光年；而這個星系的轉(zhuǎn)速也只有每秒50千米，不足銀河系自轉(zhuǎn)速度——每秒200多千米的四分之一。 MACS1149-JD1是迄今為止被測出轉(zhuǎn)速的最原始、最接近宇宙起源的早期星系。研究人員表示它的轉(zhuǎn)速之所以如此之慢，可能與它仍處于轉(zhuǎn)速發(fā)展的初期有關(guān)。 所有星系都在自轉(zhuǎn)。總體而言，星系離我們越遠，轉(zhuǎn)速就越慢。后期可能由于星系間的融合不斷進行，星系的質(zhì)量和規(guī)模越來越大，它們的轉(zhuǎn)速也越來越快。但是要確切地指出，是什么樣的機制導(dǎo)致星系轉(zhuǎn)速一點點變快卻不是一件容易的事。因為這里面有很多未知的因素。比如幽靈般的暗物質(zhì)。沒有暗物質(zhì)，星系早就“魂飛魄散”了，更何談轉(zhuǎn)得越來越快。而我們現(xiàn)在連暗物質(zhì)究竟是什么都不知道。
藝術(shù)家筆下描繪的早期星系。NRAO / AUI / NSF 參考 Possible Systematic Rotation in the Mature Stellar Population of a z=9.1 Galaxy https://iopscience./article/10.3847/2041-8213/ac7447 |
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