位于數十億光年之外的“宇宙貓頭鷹”，是詹姆斯·韋伯空間望遠鏡（JWST）發現的一對正在碰撞的環狀星系。它也是研究星系如何演化的“一個絕佳的自然實驗室”。

嗚呼呼呼！那是誰？那是“宇宙貓頭鷹”！ —— 詹姆斯·韋伯空間望遠鏡（JWST）的最新奇異發現。

一項利用JWST數據的新研究幫助科學家發現了一個距離我們數十億光年、長著貓頭鷹面孔的物體在注視著我們。這個結構由兩個極其罕見的環狀星系發生極不尋常的碰撞形成，同時也作為一個自然實驗室，研究人員可以在其中研究伴隨星系演化的許多過程。

星系有多種形狀，從像我們家園星系銀河系那樣旋渦狀的旋渦星系，到雪茄狀的M82星系。環狀星系（如霍格天體）是一種稍顯奇特的類型。當一個小星系徑直穿過其較大的伴星系時，沖擊波會將恒星和氣體拋出，在核心周圍形成一個環，這些星系便由此形成。

環狀星系相當罕見，僅占迄今發現的所有星系的0.01%。然而，更罕見的是在碰撞時被探測到的一對環狀星系 —— 這正是“宇宙貓頭鷹”的本質，正如6月11日發布在預印本平臺arXiv上的一篇論文所述。該論文尚未經過同行評審，但該天體已被另一獨立探測到同一碰撞的團隊所證實 —— 他們在6月19日發布到arXiv的論文中將其命名為“無限（Infinity）星系”。

該新研究的第一作者、中國清華大學天文系的博士生李明宇（音譯）表示，他和他的合著者是偶然發現了這個形似飛鳥的天文奇觀。

“我們當時正在使用公開的JWST數據，分析一個被深入研究、名為COSMOS天區的所有射電源，”他在一封電子郵件中說。COSMOS天區是迄今最大的天空拼接圖，覆蓋范圍達2平方度。李明宇補充說，由于JWST的高分辨率成像能力，這對碰撞的星系對立刻脫穎而出。

這些快照顯示這兩個星系非常相似：除了都是環狀星系外，兩者都相對較小。每個星系的直徑約為26,000光年，大約是銀河系直徑的四分之一。此外，每個星系的核心 —— 在超大質量黑洞周圍緊密聚集著古老恒星 —— 形成了貓頭鷹的眼睛。JWST的精細數據顯示，兩個黑洞的質量都超過太陽質量的1000萬倍，正猛烈地吸積周圍物質，使得星系核心成為“活躍星系核”。

相比之下，JWST圖像顯示，位于兩個星系之間的碰撞前沿 —— “喙部” —— 是“一個極其劇烈的活動區域”，李明宇說。研究人員利用智利阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）的數據發現，喙部包含一個巨大的分子氣體團塊。李明宇將其描述為“恒星形成的原始燃料”，正被星系碰撞相關的沖擊波擠壓。ALMA數據還將貓頭鷹的紅移值確定為1.14，距離我們大約110億光年。

此外，位于新墨西哥州的甚大陣（VLA）的射電頻率觀測表明，從一個星系黑洞噴發出的帶電粒子噴流正猛烈撞擊并進一步壓縮著分子氣體云。根據李明宇的說法，沖擊波和射電噴流共同“觸發了一次大規模的恒星形成爆發”，將喙部變成了一個“恒星搖籃”。

星系碰撞的模擬顯示它們會持續數億年。在這個案例中，研究人員估計碰撞發生在3800萬年前，這意味著貓頭鷹的面孔很可能在很長一段時間內仍清晰可見。

但李明宇說，這只貓頭鷹不僅在視覺上引人注目，它也是“一個絕佳的自然實驗室，因為它讓[研究人員]得以在一個系統中同時看到多個關鍵的星系演化過程。”

事實上，這只貓頭鷹已經為星系如何形成和增長提供了寶貴的見解。李明宇表示，星系碰撞和喙部區域的射電噴流引發的恒星形成爆發，“可能是一種至關重要且先前被低估的機制，能夠快速高效地將氣體轉化為恒星。”他補充說，這可能有助于研究人員理解在宇宙早期歷史中，星系是如何如此迅速地積累其恒星質量的。

研究人員計劃進一步研究這只貓頭鷹，以了解其形成的物理過程。李明宇說，對星系氣體的模擬將幫助研究人員“理解導致形成如此稀有、對稱的‘雙環’形態的精確條件 —— 例如碰撞角度和星系的原始結構。”

這只貓頭鷹加入了JWST此前發現的一系列形狀怪異的天文現象行列。其中包括一個由星系形成的問號狀結構，以及一顆新生恒星發出的、形似貓尾巴的纖細氣體云。

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