流浪恒星构成的"星桥"揭示两个巨大星系正在相互撕裂

研究人员表示，这些发现还意味着，阿贝尔3667星系团是由两个较小的星系团形成的，这两个较小的星系团自身大约在十亿年前发生了合并。

“这是首次在本地星系团中发现如此规模和尺度的结构，”布朗大学博士研究生、描述该发现的研究报告主要作者安东尼·恩格勒特 (Anthony Englert) 说。“我们知道在两个星系之间有可能形成这样的桥梁，但此前从未在任何地方被记录过。我们能够成像如此微弱的特征，这是一个巨大的惊喜。”

阿贝尔3667的新图像是使用安装在智利托洛洛山美洲际天文台 (Cerro Tololo Inter-American Observatory) 的维克托·M·布兰科望远镜 (Víctor M. Blanco Telescope) 上的暗能量相机 (DECam) 拍摄的。恩格勒特和两位同事——布朗大学物理学教授伊恩·德安东尼奥 (Ian Dell'Antonio) 和西班牙巴塞罗那空间科学研究所研究员米雷亚·蒙特斯 (Mireia Montes)——将DECam在多年间进行的破纪录的28小时观测数据拼接在一起。该发现发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal) 上。

“由于布兰科望远镜在过去十年中一直使用DECam进行成像，因此有大量可用的存档数据，”恩格勒特说。“多年来有这么多人拍摄了阿贝尔3667的图像，我们能够将所有观测数据叠加在一起，这只是一个幸运的巧合。”

正是这大量的观测时间使得对星系团内弥散恒星的微弱光线进行成像成为可能。这种被称为星系团内光 (intracluster light, ICL) 的弥散光，为揭示阿贝尔3667的历史及其内部星系的引力之舞提供了宝贵的信息宝库。

恩格勒特及其同事成像的ICL揭示了阿贝尔3667中正在发生的一种特殊类型的星系合并。恩格勒特说，通常情况下，涉及星系团中最大星系（称为最亮团星系或BCG）的合并是逐渐发生的，因为它会从周围许多较小的星系中窃取恒星。但这项新研究表明，在这种情况下正在发生一些不同的事情。阿贝尔3667实际上是由两个星系团组成的，每个星系团都有自己的BCG，现在它们正在合并在一起。研究人员发现的ICL桥表明，较大的BCG正在从较小的BCG窃取恒星——这一事件被称为快速或剧烈合并。随着两个BCG合并，围绕它们的较小星系也在合并，使得阿贝尔3667成为两个合并星系团的产物。来自X射线和射频观测的数据曾暗示阿贝尔3667中存在快速合并，但这是支持该结论的首个光学证据。

这些新图像中星系团内光的出现，为维拉·C·鲁宾天文台 (Vera C. Rubin Observatory) 在今年晚些时候或明年初全面投入运行后将揭示的景象提供了一个诱人的预览。鲁宾望远镜将使用比布兰科大两倍的望远镜和有史以来最大的相机，对南天深空进行为期10年的扫描，该项目名为“时空遗产巡天”(Legacy Survey of Space and Time)。

“鲁宾望远镜将能够以与我们这里非常相似的方式对ICL进行成像，但它将对南天所有本地星系团都这样做，”恩格勒特说。“我们所做的只是鲁宾望远镜所能做的一小部分。它真的将大大推动ICL的研究。”

这对天文学家和天体物理学家来说将是一个科学上的巨大收获。除了揭示星系团的历史外，ICL还包含一些宇宙最基本奥秘的线索，特别是暗物质——这种神秘、不可见的物质被认为构成了宇宙的大部分质量。

“ICL对宇宙学非常重要，”德安东尼奥说。“这种光的分布应该反映了暗物质的分布，因此它提供了一种间接‘看到’暗物质的方法。”

看到不可见之物——这就是强大望远镜的力量。

维克托·M·布兰科望远镜和维拉·C·鲁宾天文台由美国国家科学基金会 (National Science Foundation) 运营的美国国家光学-红外天文研究实验室 (NOIRLab) 运营。该研究由美国国家科学基金会 (NSF AST-2108287)、美国能源部 (DE-SC-0010010) 和美国宇航局罗德岛太空资助联盟 (NASA Rhode Island Space Grant Consortium) 资助。

图像。

图像详情

1. 水母星系 JO171
   与标志性的霍格天体 (Hoag's Object) 类似，JO171 是一个环状星系的例子，其特征是一个由年轻恒星组成的完全分离的环，环绕着一个中心的老球体。JO171 坠入致密的阿贝尔3667星系团，正在剥离其气体，形成了在星系一侧可见的、拖曳着的引人注目的水母状卷须。对该星系恒星族、气体和恒星动力学的分析表明，该环的起源与遥远过去、在它被吸积到阿贝尔3667之前与另一个星系的相互作用有关。最近，自从坠入该星系团以来，环中的气体因冲压剥离 (ram pressure) 而被剥离，导致被剥离的那一半环中的恒星形成被抑制。这是在环状星系中首次观测到正在发生的冲压剥离现象。这两个事件（吸积和剥离）都导致了该星系的剧烈转变。
2. 水母星系 LEDA 64246
   LEDA 64246 是另一个由冲压剥离形成的延伸星系尾的实例。其蓝色的辉光表明剥离过程在尾迹中触发了恒星形成。
3. 最亮团星系 IC 4965 及正在坠入的星系群
   此截取图中的中心星系被称为最亮团星系 (BCG)。BCG的形成几十年来一直是一个天文学谜团。星系团内光 (ICL) 的探测部分解答了这个谜题，它提供了证据表明BCG通常是通过逐渐剥离星系团中质量较小星系的恒星而形成的，这些恒星随后吸积到BCG上。
4. NGC 6862
   NGC 6862 是一个塞弗特星系 (Seyfert galaxy)，部分被银河系的卷云（或称积分通量星云）所遮挡。