處女座超星系團的橢圓星系和螺旋星系分布異常

eric955168

作者 台北天文館∣發布日期 2023年12月03日 0：00

銀河系所在的超星系平面布滿明亮橢圓星系，但螺旋星系卻明顯較少，現在可藉新超級電腦模擬找到為何螺旋星系如此稀少的原因。

銀河系位於超星系平面的處女座超星系團（Virgo Supercluster，Virgo SC，或稱本超星系團 Local Supercluster，LSC／LS），為10億光年寬平面，大型星系團固定其中。但這巨大平面上，螺旋星系卻出奇罕見，明亮橢圓星系較常見。天文學家認為是因頻繁星系碰撞使鄰居充滿橢圓星系，銀河系卻以某種方式倖免於難。

研究員表示超星系平面星系分布確實令人驚歎，這情況很罕見，但並非完全反常，模擬揭示星系形成的細節，如藉星系合併將螺旋星系轉成橢圓星系。處女座超星系團是由幾個含數千個星系的巨大星系團組成的薄餅狀結構，星系分為兩大類：一類是橢圓星系，充滿古老恆星，由巨大的超大質量黑洞支撐；另一類是像銀河系的螺旋星系，中心有較小超大質量黑洞，許多年輕恆星仍沿纖細旋臂形成。然自1950年代法國天文學家Gérardde Vaucouleurs發現這平面後，科學家就注意到令人費解的差異。

▲橢圓星系（左）和螺旋星系（右）。（Source：NASA，ESA，CSA，Rogier Windhorst【ASU】，William Keel【Universityof Alabama】，Stuart Wyithe【Universityof Melbourne】，JWST PEARLS Team，AlyssaPagan【STScI】）

為了研究鄰域演變過程，研究員藉Simulations Beyond the Local Universe（SIBELIUS）的超級電腦建立模型，將觀測星系演化回溯到138億年前大爆炸，準確重現演化過程。

模擬時發現，超星系平面密集星團的螺旋星系常在災難性碰撞時撞擊，將脆弱旋臂平滑成橢圓星系，同時將更多物質推向被撞星系的超大質量黑洞，使黑洞更大。

團隊正努力改善模擬模型，使之更準確，以便將所知基本物理過程與望遠鏡觀測比較。剛發表研究，模擬結果與觀察完全一致。成果發表於《Nature Astronomy》期刊。