遙遠星系被一箭穿心，失去了自己的核心，卻更加有活力

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大約100年前，美國天文學家埃德溫·哈勃首次證明了仙女座大星系不在銀河系之內，讓人類意識到河外星系的存在。

經過長期的觀測，哈勃將宇宙中的星系按照形狀分為三類：

漩渦星系

、

橢圓星系

和

不規則星系

。但是，除了這三種星系之外，後來的科學家們還在宇宙中發現了一種極其罕見的星系——

環狀星系

（ring galaxy）。

（圖片說明：著名的環狀星系——哈氏天體）

根據觀察，環狀星系內部擁有著許多質量非常大、溫度非常高、非常明亮且年輕的藍色恆星。但是，在星系的中心區域，發光的天體卻非常少。因此，從遠處觀測，這些星系就像是一個巨大的甜甜圈。1950年的時候，天文學家亞特·霍格在距離地球6億光年以外發現的

哈氏天體

（Hoag‘s Object），就是典型的環狀星系。

關於環狀星系究竟是怎麼形成的，天文學家們始終充滿了疑問。因此，環狀星系也成為了很多人研究的重點。

除了哈氏天體之外，科學家們還發現了一些環狀星系。而下圖所展示的星系R5519，尤其值得注意。最近，澳大利亞ARC三維全天體物理學卓越中心（ASTRO 3D）的天文學家Tiantian Yuan和她的同事們對這個星系進行了長期的觀測和研究，最近將新的研究成果發表在了《自然天文學》雜誌上。

（圖片說明：星系R5519）

她向我們介紹：“這是一種非常令人好奇的天體，我們以前從沒有見到過。它看起來那麼奇怪，卻又讓人感到熟悉。”

根據他們的觀測，R5519的邊緣非常巨大，平均跨幅有42400光年。在這個星系內部，有著一個直徑約17612光年的巨大空洞。這裡不像普通星系一樣隆起、擁有著更高的恆星密度，反而是一片漆黑，發光天體極少。

目前科學家們提出了關於環狀星系形成的兩種說法：其中一種理論相對比較溫和，認為是整個星系的軌道共振導致的。但通常來說，科學家認為這個現象普遍發生在棒旋星系（漩渦星系的一種）中，但是他們在R5519中並沒有發現旋臂，因此它不太可能是透過這種方式形成的。

（圖片說明：車輪星系，有科學家認為它是碰撞形成的環狀星系）

因此，第二種理論看起來比較合理，那就是環狀星系R5519並不是獨立形成的，而是兩個星系發生碰撞而成。不過，這種碰撞並不是合併式的碰撞，而是一次暴力的穿心而過，一個星系從另一個星系的核心穿過，導致後者的核心被剝離後留下了這樣的形狀。

科學家們還找到了另一個可能的證據，那就是R5519的恆星形成率。據觀測，R5519每年新增恆星的總質量大約是太陽的80倍，這在已經觀察到的星系中屬於比較高的資料。他們推測，這或許是它被另一個星系擊穿所導致的。當R5519內部的氣體和塵埃被另一個星系衝擊後，原有的平衡被打破，更容易在引力的作用下凝聚，坍縮形成恆星。

（圖片說明：科學家模擬R5519遭遇碰撞過程的動畫）

既然“肇事現場”已經發現，科學家們也推測出了“肇事原因”，那麼，“兇手”在哪？

他們發現，在它附近，一個名為G5593的星系很可能就是“肇事者”。它是R5519的伴星系，在科學家的推測中，它在大約4000萬年前（相對於我們看到的場景，而不是實際發生的時間）入侵R5519。二者發生了劇烈的碰撞，而R5519的核心也被它帶走，留下了一個巨大的空洞。

實際上，這個推測最初也並非是科學家們的首選。因為根據現有理論，透過碰撞而形成的環狀星系，比另一種渠道形成的機率要低1000倍。因此，如果想要驗證這個猜測，科學家們還需要更多的觀測。比如在未來持續對比兩個星系的位置，從而反推出它們曾經經歷過的事件。

（圖片說明：環狀星系Zw II 28）

這樣的碰撞過程，或許也可以幫助我們理解像銀河系這樣的漩渦星系是如何演化的。

科學家們利用計算機模擬了透過碰撞形成環狀星系的過程，發現：並非所有的星系都可以在碰撞後形成環狀星系，其前身必須有一個非常薄的星系盤，我們暫且稱之為圓盤狀的星系。澳大利亞國立大學的天文學家Kenneth Freeman告訴我們：“薄的星系盤是定義漩渦星系的關鍵：在聚集起來之前，這些星系還處於無序狀態，我們很難稱之為螺旋星系。”

但是，在宇宙早期，這樣的星系盤的形成是不太可能的。那個時候宇宙非常熱，天體也非常混亂，就像是一群剛出生沒幾年的熊孩子一樣到處亂跑。因此，那個時候的星系的形狀也比較不規則，很難擁有穩定的結構。據推測，像銀河系這樣有明顯圓盤形狀的相對有序的星系要在宇宙大爆炸的40-60億年以後才會出現。比如銀河系的銀盤，可能是在90億年前才形成，那個時候距離宇宙大爆炸已經48億年了。

有趣的是，就在一週之前，科學家們還在125億光年之外發現了另一個環狀星系。再加上108億光年以外的R5519，都比理論上圓盤狀星系出現的時間還要早。這似乎宇宙在暗示著我們：圓盤狀的星系在早期宇宙中可能並沒有想象中那麼罕見，它們至少在125億年前就出現了，雖然未必有很多。

關於早期宇宙到底是什麼模樣，我們目前所知還非常有限。正是透過這些遙遠的天體以及科學家的推測反演，我們才能夠想象到一個早期宇宙的形狀。我們目前觀測到的環狀星系還非常有限，也許隨著人類觀測能力的不斷提升，我們將會更瞭解這種罕見的天體，甚至是更加罕見的天體。

可以確定的是，早期宇宙的模樣正在一點一點被我們破解。早晚有一天，即使不用回到過去，我們也能看見那個一百多億年前的宇宙。