像銀河系這樣的星系如何形成?要追溯這個問題,我們必須理解星系旋轉運動力學起源。天文學家最近發現了開始出現自轉運動的星系,最早可追溯至大爆炸後 5 億年內就出現的 MACS1149-JD1。
宇宙中所有星系都在旋轉,且通常以令人難以置信的速度旋轉,比如銀河系自轉速度超過每秒 200 公里,但天文學家還不了解星系自轉速度為何可以這麼快,唯一判斷方法是測量整個宇宙內的星系,建立一張星系演化圖加以推論。
最近,日本早稻田大學團隊利用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)觀察一個極遙遠星系 MACS1149-JD1,是宇宙中距離我們極度遙遠的星系之一,出現在大爆炸後僅 5.5 億年。通常這類型星系黯淡到無法觀察,但 MACS1149-JD1 星系的光因恰好經過一個巨大星系團而被重力透鏡效應放大,於是天文學家可藉此觀察。
團隊分析了該星系的雙電離氧,然後開發模型與觀測結果進行比較,發現 MACS1149-JD1 星系直徑僅 3,000 光年。比直徑超過 10 萬光年的銀河系還小很多。此外,團隊也發現 MACS1149-JD1 星系自轉速度僅每秒 50 公里,不到銀河係自轉速度的四分之一。
然而,MACS1149-JD1 卻可能是迄今為止已知距離最遠但已發展出自轉運動的星系,該結果表明星系剛成形時很小且旋轉速度緩慢,但在接下來數十億年積累更多物質並增加旋轉速度。
詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡即將在明年觀測 MACS1149-JD1 星系,揭開更多有該該星系與其他星系如何形成的線索。新論文發表在《天文物理期刊通訊》(Astrophysical Journal Letters)。