从古老星系到观察宇宙历史,梅西耶90的蓝移是否和质量有关?

作者:文/虞子期

早在1781年,查尔斯·梅西耶就发现了梅西耶90的存在,距离大约6000万光年,并且正在向我们靠近。位于室女座的它,是一个螺旋星系,同时也被称为M90(NGC 4569)。哈勃太空望远镜的一张华丽新照片让人难以置信,因为,镜头下的梅西耶90就像在银河系上爬行,科学家们在捕获它时,更发现了很多令人着迷的信息。

通过梅西耶90的光线判断距离

在进行梅西耶90的探测中,科学家们用于拍摄其相关图像的相机,拥有比其他三个更高的放大率,图像在顶部具有阶梯形孔,一共由四个具有重叠视野的光检测器组成。被科学家们发布的这张梅西耶90图像,结合了紫外线、红外线和可见光。关于梅西耶天体的多哈勃图像,都是由天文科学家梅西耶所发现。

科学家们如何分辨出“梅西耶90”正在接近我们的银河系?答案是梅西耶90的光线!其中的科学原理,科学家也对此进行了比较形象说明:当你朝着我们的方向移动的时候,银河系就会压缩光线的波长,正如你在一端推动时被压扁一样的紧张,并且,在可见光谱上,较短的波长会呈现出蓝色状态。

“蓝移”和“红移”都具有怎样的特征

当它的光线从我们的角度被压缩时,梅西耶90出现了“蓝移”的现象,科学家们正是通过这样的特征确定,梅西耶90的状态是正在向我们靠拢。它和宇宙中的其他星系有所不同,因为我们目前可以观察到的大部分星系,其实都正随着宇宙的扩张、而和我们距离越来越远,并且,他们的光线向可见光谱的红色段延伸,这样的现象也就是所谓的“红移”。

梅西耶90的蓝移是否和质量有关

有一个由1200多个星系组成的群体,被科学家们称作Virgo Cluster。梅西耶90正是其中的一部分,并且,它所发生的“蓝移”现象可能正和此有关。这个特殊星团所拥有的质量令人难以置信,它可以实现将星团内的星系加速,以达到高速、并足够将它们送到奇怪的轨道之上。星系的奇怪路径,就是这样随着时间的推移,将它们送往和离开我们。

从整体来看,“处女座群”本身是在逐渐远离我们,只是,在这些群集中的所有星系移动速度并不相同。比如梅西耶90,它所移动的速度会比整个群集的移动速度相对更快。这也是为什么从地球的角度来看,我们会觉得银河系也在向我们移动,虽然,处于同一星团中的其他星系,却似乎正在以很快的速度从我们身边离开。

梅西耶90这样的螺旋星系特征

螺旋星系往往具有迷人的美丽形状,在接近银河系的区域,大约有70%的星系都是螺旋星系。科学家们所发现的星系也大多是螺旋星系,它们一般由年轻的恒星所组成,主要有椭圆形和不规则形两种类型,中央的凸起、周围平坦的旋转圆盘,也是它们最常见的两个明显特征。

星系中心那些凸起的部分,是由相对较暗、年龄较大的恒星组成,也被普遍认为包含了超大质量的黑洞,就像我们所在的银河系。大约三分之二的螺旋星系,都会通过自己的中心包含一个条形结构。环绕星系的臂包含了大量的尘埃、气体和年轻的恒星,并且,在它们快速消亡之前,还会发出明亮的光芒。

随着时间进程的加快,螺旋线也随之变老,螺旋星系被科学家们认为演变成了椭圆星系。只是截至目前,科学家们还无法确定椭圆星系的常见性。因为,它们由于本身年龄很大,并且又是由较暗的恒星组成,所以要发现它们的难度很大。2107年,科学家们所发现的螺旋星系A1689B11,是一个拥有110亿年古老历史的星系,它的发现为科学家们了解如何从高度混乱、湍流的圆盘,衍变成有组织且更薄的圆盘,提供了很大的帮助。

从古老星系到观察了解宇宙历史

作为现代螺旋星系的祖先,A1689B11就像我们所在的银河系一样,也是由恒星、尘埃和气体这些部分组成。对于早期宇宙而言,螺旋星系这样的存在是极为罕见的,这个科学发现,对于调查星系的变化而言,就像推开了该领域的知识大门。尽管,一个星系的变化可能受到很多因素的影响,但是,一般的螺旋星系都往往是由较小的椭圆星系合并而成。

通过双子座北望远镜,使用称为“近红外整体场光谱仪”的仪器,科学家们才得以“看到”110亿年前的时间。与此同时,还证明了银河系第一个原始螺旋臂的形成。当时的宇宙不到30亿年,正因为光以有限的速度传播,所以A1689B11的光在110亿年前离开那个星系,天文科学家们可以回顾过去,并通过直接观察了解宇宙的历史。

很多新发现的星系都太遥远,科学家们无法用现代仪器直接观测到它们的存在。这也是为什么研究人员会利用这种被称为引力透镜的自然现象。因为,当是一个像星系或一群星系这样的巨大的物体时,它们的引力“弯曲”会放大来自其本身以外物体的光。科学家们正是通过这样的方式,通过寻找靠近地球星系团边缘的引力透镜效应,探测出遥远古老螺旋星系的光。