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活躍星系是夜空中最明亮最引人注目的天體之一。它們往往非常巨大而遙遠(yuǎn)，中央潛伏著超大質(zhì)量黑洞。隨著物質(zhì)墜落黑洞，它們放射出數(shù)量驚人的能量。最近，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一些活躍星系躲在巨大的氣體和塵埃云后面。一直以來，科學(xué)家不知道這些罕見的星系如何形成，又如何“進(jìn)食”。

類星體W2246是迄今為止發(fā)現(xiàn)的宇宙內(nèi)最明亮的星系。通過研究，天文學(xué)家進(jìn)一步了解W2246的起源。他們發(fā)現(xiàn)了明確跡象，證明W2246通過與其它星系合并，逐漸擁有現(xiàn)在的龐大身軀。研究論文刊登在《科學(xué)》雜志上。?

2010年，廣域紅外探測器（WISE）在進(jìn)行全天域紅外觀測時發(fā)現(xiàn)了W2246。不過，我們不知道它今天的模樣。觀察遙遠(yuǎn)的宇宙天體時，我們探測到的光線需要經(jīng)過很長時間才能進(jìn)入我們的視線。這個星系距地球異常遙遠(yuǎn)。WISE觀測到的是遠(yuǎn)古時代的W2246影像，當(dāng)時的宇宙年齡只有現(xiàn)在的8%左右。

W2246擁有超乎尋常的亮度，是銀河系的1萬倍。2016年，科學(xué)家曾借助先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡——包括阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）、哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和赫歇爾太空望遠(yuǎn)鏡——對W2246進(jìn)行觀測，證實它是迄今為止在宇宙內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最明亮星系。

W2246釋放的能量來自于中央的一個緊湊區(qū)域。觀測圖像顯示這個區(qū)域存在一個引人注目的炙熱高壓氣云，可能以氣泡的形式朝著各個方向膨脹。借助ALMA陣列和央斯基甚大陣列（JCLA），智利的科學(xué)家塔尼奧·迪亞茲·桑托斯和其他11位天文學(xué)家對W2246進(jìn)行了最新一輪觀測，揭示W(wǎng)2246內(nèi)氣體和塵埃云的空前細(xì)節(jié)。

W2246是否不靠吞噬附近星系便擁有超乎尋常的亮度？長久以來，這個問題一直困擾天文學(xué)家，同時也挑戰(zhàn)有關(guān)星系形成的理論。新觀測結(jié)果表明很多伴星系都被無情吞噬，證據(jù)之一便是連接富碳固態(tài)物質(zhì)（與柴油機油煙類似）的塵橋。這些塵橋暴露了伴星系物質(zhì)墜入超大質(zhì)量黑洞的軌跡。

塵橋的存在至關(guān)重要，因為構(gòu)成這些塵埃的物質(zhì)只能由大質(zhì)量恒星內(nèi)部的核反應(yīng)產(chǎn)生，在恒星發(fā)生超新星爆炸時散播到這個星系周圍。這意味著W2246周圍的氣體一度環(huán)繞星系內(nèi)的恒星——可能是周圍的星系——而后W2246才開始上演當(dāng)前的劇烈活動。新觀測獲取的圖像不僅讓科學(xué)家洞察這個星系當(dāng)前的活動，同時也有助于了解它的早期演變。

塵橋一定被加熱，否則ALMA陣列無法觀測到。占據(jù)塵橋的年輕恒星或者來自W2246核心的輻射都能做到這一點。塵橋內(nèi)的氣體狀態(tài)說明，即使W2246是主要熱源，橋內(nèi)氣體仍會因自身引力發(fā)生塌陷，在致密的物質(zhì)云中形成新恒星。中央的黑洞以這些恒星為食，為W2246提供燃料。

根據(jù)伴星系的相對速度和彼此間的距離，科學(xué)家能夠推斷出它們的質(zhì)量。據(jù)科學(xué)家估計，當(dāng)前的交互已經(jīng)持續(xù)了近2億年。科學(xué)家根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)確定墜落黑洞的氣體速度。研究表明墜落速度足以讓W(xué)2246上演劇烈的能量輸出。

不過，科學(xué)家仍無法獲取緊湊W2246核心內(nèi)部活動的細(xì)節(jié)，因為他們無法觀測到“物質(zhì)雨”墜落黑洞的過程。黑洞隨后加熱墜落的物質(zhì)，將它們驅(qū)逐。為了了解W2246心臟地帶的活動，科學(xué)家需要進(jìn)行更細(xì)致的觀測。借助ALMA陣列和將于2021年發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家有望揭示W(wǎng)2246伴星系內(nèi)部及周圍的氣體和塵埃如果移動和分布，又如何演變成被黑洞吞噬的恒星。

這些觀測不僅能夠洞察W2246這個最為極端的星系，同時也有助于科學(xué)家了解哪些過程造就了更為普通的星系，需要哪些條件才能點燃星系，讓星系進(jìn)入最明亮的階段。科學(xué)家指出大約1億年后，W2246將完成吞噬附近星系的過程，亮度隨之降低。這意味著它將失去“宇宙內(nèi)最明亮星系”的頭銜。這很正常，畢竟沒有什么東西是永遠(yuǎn)不變的。

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文：?安德魯·布萊恩/漫步宇宙/qqtaikong

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