星系巨無霸，14個星系即將合併，天文學家即將目睹這壯觀的場面

天文學家們目睹了巨大的宇宙堆積開始，即14個年輕恆星爆炸星系的碰撞。這個古老的巨型星系註定要演化成已知宇宙中最龐大的結構之一：星系群，被暗物質引力束縛，在熾熱的電離氣體的海洋中遊盪。利用阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列(ALMA)，一個國際科學家團隊發現了14個即將合併的星系，其密度驚人地密集，形成了最終成為一個巨大星系團的核心。

阿爾瑪發現的14個星系的概念圖，它們出現在非常早期，非常遙遠的宇宙中。這些星系正在合併過程中，最終形成一個巨大星系團的核心。圖片：NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

這個緊密結合的星系碰撞，被稱為原始星團，位於大約124億光年遠的地方，也就是說，當宇宙只有14億年的時候，它的光開始向我們傳播，大約是現在的十分之一。它的各個星系正在形成比銀河系快1000倍的恆星，並且在一個只有銀河系三倍大小的區域內被填滿。由此產生的星系群最終將與我們今天在宇宙中看到的一些最大規模的星團相匹敵，研究結果發表在《自然》雜誌上。加拿大哈利法克斯達爾豪西大學的天體物理學家斯科特·查普曼(Scott Chapman)專門從事觀測宇宙學研究，研究宇宙中結構的起源和星系的演化，發現了一個巨大的星系群，它的形成過程非常壯觀。

但是，這在宇宙歷史的早期就發生了，這對我們現在對宇宙結構形式的理解構成了巨大的挑戰。在宇宙歷史的最初幾百萬年里，普通物質和暗物質開始聚集成越來越大的濃度，最終形成了星系群，這是已知宇宙中最大的天體結構。星團的質量可與一千億個太陽相媲美，它可能包含多達一千個星系，大量的暗物質，巨大的黑洞，以及高達一百萬度以上的x射線氣體。目前的理論和計算機模型表明，像阿爾瑪所觀察到的原始星團，應該要花更長的時間才能完成演化。

放大到阿爾瑪發現的星系，它們正在演化成一個星系群。外層空間來自Hershel太空觀測站所採集的數據。中間的圖像——由NSF的南極望遠鏡進行的更廣泛的調查的一部分——揭示了阿爾瑪研究的遙遠的星系源，揭示了14個星系。圖片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Miller & S. Chapman et al.; Herschel; South Pole Telescope; (NRAO/AUI/NSF) B. Saxto

耶魯大學的博士研究生、論文的合著者蒂姆·米勒說：這些星系的「組裝」速度如此之快，簡直是一個謎，它並不是像天文學家們想像的那樣，在數十億年的時間裡逐漸積累起來的。這一發現提供了一個令人難以置信的機會來研究星系群和它們巨大的星系是如何在這些極端環境中聚集在一起的。這個特殊的星系原星團，被命名為SPT2349-56，在2010年被國家科學基金會的南極望遠鏡觀測到，它是一種微弱的毫米波長的光。阿塔卡馬探索者實驗(APEX)望遠鏡的後續觀測證實了它實際上是一個非常遙遠的星系源，值得阿爾瑪後續觀察。

阿爾瑪的高解析度和靈敏度讓天文學家們在一個很小的空間區域里分辨出不少於14個不同的星系，這證實了這個物體是早期發展階段的原型。這個星團的極端距離和清晰定義的部件為天文學家提供了一個前所未有的機會，來研究大爆炸後不到15億年的星團形成的第一步。通過將ALMA數據作為複雜計算機模擬的起始條件，研究人員能夠證明這一當前的星系群是如何在數十億年的時間裡成長和演化的。阿爾瑪第一次給了我們一個明確的起點，來預測星系群的演化。隨著時間的推移，觀測到的14個星系將停止形成恆星，並將碰撞併合並成一個巨大的星系。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻：自然｜來自：國家射電天文台

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