包著新生星系的超巨大大氣層

我們的地球,有一層薄薄的氣體把它包住,叫做大氣。一些行星以及多數恆星,也有大氣包圍,而且大部分都比地球的大氣大。ALMA新發現了兩個大氣大得嚇人的新生星系,大氣甚至延展到星系可見邊緣以外好幾萬光年。順便講一下,那邊的大氣成分和地球的大氣成分不一樣,沒有氧和氮,全都是冷氫氣。

這兩個很遙遠的星系所擁有的這種巨大大氣,有個自己的名字,叫做「超級星系暈」。在這些由冷氫氣組成的龐大氣體雲的背後,有個距離更遠的星系對它投下「背光」。距離更遠的後方星系,是一種又叫做類星體的星系,星系核非常亮;類星體明亮的光,在前來地球的途中穿過氣體雲,就像在遠方的一盞大路燈,穿過了一層濛濛的霧,仍從霧氣中透出光一樣,因為這樣,天文學家才能知道那裏有個超級星系暈。

然而,被包在星系暈裡的那個星系本身,之前還沒有人曾看到過。因為它們在天空中的位置,看起來好像就在明亮的類星體旁邊,而且本身又那麼暗,要看到它就像在大太陽底下要仔細觀察蠟燭的小火焰一樣,很難。不過現在ALMA已經能偵測到這兩個星系了,不是在可見光波段偵查,而是從毫米波波段。ALMA看到的輻射來自於星系中間盤面的恆星形成區。

ALMA所看到的結果令人驚訝,原來,星系並沒有如同天文學家預測,看起來很靠近後方的類星體星系。相反地,它們在天空中的位置看起來和類星體有一段距離。這樣,就只有一種解釋:在星系周圍包著它的氫氣雲(或說星系的「大氣」)一定是非常的巨大,不然類星體怎可能搆得上邊,幫它投照「背光」?

天文學家現在還不知道這兩個星系的氫氣雲,形式上是像個「球殼」包覆著星系,或是像個從星系盤面往外延伸的「圓盤」。不管哪一種,氫氣量一定都非常巨大。

由於這兩個星系離地球有120億光年,我們看到的星系是它們120億年前的樣子,當時宇宙還在小嬰兒時期。未來,超級星系暈的氣體可能會落入星系中,讓星系變大。


 

發現了什麼?

這兩個由ALMA發現的星系,按ALMA目錄,編號分別是:ALMA J081740.86 + 135138.2和ALMA J120110.26 + 211756.2。前面那個位在蛇夫座,後面那個在后髮座。兩個星系距離地球都有120億光年。換句話說:從那裏過來的光線,花了120億年才抵達我們地球,所以我們看到的是,兩星系120億年前的樣子,當時宇宙年齡只有現在的8%。在這兩個星系更後面的那個類星體星系,距離更遠,大約是125億光年。

誰發現的?

這個ALMA觀測計畫的團隊主持人是加州大學聖克魯茲分校的Marcel Neeleman。其他成員還有同樣是來自加州大學聖克魯茲分校的Xavier Prochaska以及來自印度的Nissim Kanekar、來自美國的Marc Rafelski、Chris Carilli、Arthur Wolfe,很遺憾的是,Arthur Wolfe在《科學》週刊發表他們的這項成果之前,不幸過世了。