在距离地球92亿光年的地方发现的出人意料的孤独星系3C 297，对现有的星系形成理论提出了挑战。研究人员认为它可能是迄今为止发现的最遥远的"化石群"，其中一个星系吸收了它以前的同伴。

(资料图)

一个遥远而又孤独的星系似乎已经拉拢并吸收了它以前的所有同伴星系。美国宇航局钱德拉X射线天文台和国际双子座天文台取得的这一结果可能会推动天文学家对星系在早期宇宙中成长速度的限制。

这个出乎意料的独奏星系距离地球约92亿光年，包含一个类星体，一个超大质量黑洞在星系中心拉扯气体，并驱动无线电波中看到的强大物质喷流。这个被称为3C 297的星系的环境似乎具有星系团的主要特征，这些巨大的结构通常包含数百甚至数千个星系。然而，3C 297是单独存在的。

领导这项研究的意大利都灵大学的Valentina Missaglia说："我们发现的这个星系团几乎缺少所有的星系。我们预计至少会看到十几个与银河系差不多大小的星系，然而我们只看到一个。"

3C297星系被发现比预期的要孤独，这意味着它很可能已经拉进并吸收了它以前的同伴星系。3C297包含一个类星体，一个超大质量的黑洞在星系的中心拉扯气体，并驱动无线电波中看到的强大的物质喷流。来自钱德拉的X射线数据、来自卡尔-G-扬斯基甚大阵列的无线电数据和来自双子座的可见光数据表明，即使3C297的周围拥有星系团的许多特征，但除了一个星系之外，其他的都还在。在这个合成图中还有来自哈勃的可见光和红外数据。天文学家认为这最后一个大星系通过它的引力同化了其他的星系，并可能推动天文学家对星系在早期宇宙中成长速度的限制。

Missaglia和她的同事在钱德拉X射线数据中看到了一个星系团的两个关键特征。首先，X射线数据显示，这个孤独的星系被大量的气体所包围，其温度高达数千万度--这是通常在星系团中所看到的。

其次，这个超大质量黑洞的喷流在大约14万光年外形成了一个强烈的X射线源，这意味着它已经犁进了该星系周围的气体。3C 297所拥有的星系团的第三个特征，以前在卡尔-G-扬斯基甚大阵数据中报告过，就是其中一个射电喷流是弯曲的，表明它与周围的环境发生了互动。

尽管拥有星系团的这些重要特征，米萨利亚的团队从夏威夷的双子座天文台获得的数据显示，在双子座光学图像中出现的靠近3C 297的19个星系中，没有一个有准确的距离测量，实际上与这个孤独的星系处于同一距离。

"问题是，所有这些星系发生了什么？"共同作者、德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校的胡安-马德里说。"我们认为一个大星系的引力加上星系之间的相互作用太强了，它们与大星系合并了。对于这些星系来说，显然抵抗是徒劳的。"

研究人员认为3C 297不再是一个星系团，而是一个"化石群"。这是一个星系拉拢并与其他几个星系合并的最终阶段。虽然之前已经探测到许多其他的化石群，但这个化石群特别遥远，在92亿光年之外。(之前的化石群记录保持者是在49亿和79亿光年的距离上）。

"要解释宇宙如何在大爆炸后仅46亿年就创造出这个系统可能具有挑战性，"共同作者马克斯-普朗克天文研究所的米沙-希尔默说。"这并没有打破我们的宇宙学思想，但它开始推动了星系和星系团必须形成的速度的极限。"

作者不能排除3C 297周围存在矮星系的可能性，但是它们的存在仍然不能解释缺乏像银河这样的大星系的原因。附近的例子是室女星团中的M87，它在数十亿年前就有大型星系的陪伴。然而，3C 297基本上将独自度过数十亿年。

这项新研究发表在2023年1月的《天体物理学杂志》上。

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