天文學家發現星系合併頻率正逐漸下降

【正見新聞網2015年05月13日】

據國外媒體報導,美國哈佛-史密森天體物理中心天文學家近日提出一種全新的計算星系合併頻率的理論模型,該模型可以模擬大約三億光年大小的宇宙空間中的星系形成過程。通過全新的理論模型,天文學家發現了星系合併頻率在逐漸下降的確切證據。研究人員認為,這一研究成果將能夠實現對宇宙形成後的各種星系合併事件空前精確的研究。

在過去十年中,我們對宇宙大爆炸的認識在快速提升,衛星和基地觀測設備對宇宙微波背景的觀測成果也讓我們以更精確的數據認識早期宇宙。不過,從宇宙大爆炸後數十萬年內到137億年後的今天,宇宙中究竟發生了什麼,我們仍然知之甚少。我們知道,星系及其恆星形成於宇宙早期不斷冷卻的纖維狀結構物質。隨著宇宙的不斷膨脹,它們將空氣再次電離化,然後繼續進化,並與其它星系碰撞、合併。然而,遙遠的星系非常昏暗,很難探測到。雖然,觀測技術也取得了巨大的進步,但是天文學家仍然不得不轉而尋求理論模擬和計算機模擬等模擬技術。

關於星系合併頻率的研究,目前主要有三種理論研究方法。三種方法的不同之處在於模擬星系的方式不同。第一種理論研究方法,並不是利用基本原理來模擬星系形成過程,而是將星系“噴塗”於暗物質環境(即所謂的暗物質暈)中。第二種理論研究方法,通過簡單的數學方法模擬星系形成過程,然後再利用暗物質暈作為模型的支柱。第三種方法就是水動力學模擬法,該方法試圖模擬宇宙中所有事物,如暗物質、氣體和恆星等。不過,這一方法實在是太難了。

美國哈佛-史密森天體物理中心天文學家文森特-羅德裡格斯-戈麥斯、什伊-吉內爾、安娜莉沙-佩裡佩奇、戴蘭-尼爾森、拉爾斯-赫爾恩奎斯特等人提出了一種全新的理論模型,在數值模型中計算星系合併的頻率。這種方法可以模擬大約三億光年大小的宇宙空間中的星系形成過程,如此大的宇宙空間大到足以複製許多已知星系和星系團的屬性,既包括現在的,也包括宇宙早期的。

通過全新的理論研究模型,天文學家發現了星系合併頻率在逐漸下降的確切證據,並了解了星系合併的特點。在宇宙大爆炸後30億年間,星系合併頻率比如今高大約15倍。此外,天文學家還發現了星系合併過程中關於物質比例的最有用數據。研究人員聲稱,他們的研究成果與其它流行的理論所預測的結果完全不同,並澄清了觀測數據中的一些模糊概念。專家認為,這一理論模型的提出開啟了對星系進化更深入細化研究的新局面。

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