遙遠而又孤獨：獨特的3C 297星系令天文學家感到不解

在距離地球92億光年的地方發現的出人意料的孤獨星系3C 297，對現有的星系形成理論提出了挑戰。研究人員認為它可能是迄今為止發現的最遙遠的"化石群"，其中一個星系吸收了它以前的同伴。

一個遙遠而又孤獨的星系似乎已經拉攏并吸收了它以前的所有同伴星系。美國宇航局錢德拉X射線天文臺和國際雙子座天文臺取得的這一結果可能會推動天文學家對星系在早期宇宙中成長速度的限制。

這個出乎意料的獨奏星系距離地球約92億光年，包含一個類星體，一個超大質量黑洞在星系中心拉扯氣體，并驅動無線電波中看到的強大物質噴流。這個被稱為3C 297的星系的環境似乎具有星系團的主要特征，這些巨大的結構通常包含數百甚至數千個星系。然而，3C 297是單獨存在的。

領導這項研究的意大利都靈大學的Valentina Missaglia說："我們發現的這個星系團幾乎缺少所有的星系。我們預計至少會看到十幾個與銀河系差不多大小的星系，然而我們只看到一個。"

3C297星系被發現比預期的要孤獨，這意味著它很可能已經拉進并吸收了它以前的同伴星系。3C297包含一個類星體，一個超大質量的黑洞在星系的中心拉扯氣體，并驅動無線電波中看到的強大的物質噴流。來自錢德拉的X射線數據、來自卡爾-G-揚斯基甚大陣列的無線電數據和來自雙子座的可見光數據表明，即使3C297的周圍擁有星系團的許多特征，但除了一個星系之外，其他的都還在。在這個合成圖中還有來自哈勃的可見光和紅外數據。天文學家認為這最后一個大星系通過它的引力同化了其他的星系，并可能推動天文學家對星系在早期宇宙中成長速度的限制。

Missaglia和她的同事在錢德拉X射線數據中看到了一個星系團的兩個關鍵特征。首先，X射線數據顯示，這個孤獨的星系被大量的氣體所包圍，其溫度高達數千萬度--這是通常在星系團中所看到的。

其次，這個超大質量黑洞的噴流在大約14萬光年外形成了一個強烈的X射線源，這意味著它已經犁進了該星系周圍的氣體。3C 297所擁有的星系團的第三個特征，以前在卡爾-G-揚斯基甚大陣數據中報告過，就是其中一個射電噴流是彎曲的，表明它與周圍的環境發生了互動。

盡管擁有星系團的這些重要特征，米薩利亞的團隊從夏威夷的雙子座天文臺獲得的數據顯示，在雙子座光學圖像中出現的靠近3C 297的19個星系中，沒有一個有準確的距離測量，實際上與這個孤獨的星系處于同一距離。

"問題是，所有這些星系發生了什么？"共同作者、德克薩斯大學里奧格蘭德河谷分校的胡安-馬德里說。"我們認為一個大星系的引力加上星系之間的相互作用太強了，它們與大星系合并了。對于這些星系來說，顯然抵抗是徒勞的。"

研究人員認為3C 297不再是一個星系團，而是一個"化石群"。這是一個星系拉攏并與其他幾個星系合并的最終階段。雖然之前已經探測到許多其他的化石群，但這個化石群特別遙遠，在92億光年之外。(之前的化石群記錄保持者是在49億和79億光年的距離上）。

"要解釋宇宙如何在大爆炸后僅46億年就創造出這個系統可能具有挑戰性，"共同作者馬克斯-普朗克天文研究所的米沙-希爾默說。"這并沒有打破我們的宇宙學思想，但它開始推動了星系和星系團必須形成的速度的極限。"

作者不能排除3C 297周圍存在矮星系的可能性，但是它們的存在仍然不能解釋缺乏像銀河這樣的大星系的原因。附近的例子是室女星團中的M87，它在數十億年前就有大型星系的陪伴。然而，3C 297基本上將獨自度過數十億年。