天文学家首度测出已知最大星系的真实边界

【新唐人北京时间2026年08月17日讯】天文学家成功拍摄到星系IC 1101有史以来最深度的影像,首度精确辨识出这个巨型星系的最外缘。观测数据证实,IC 1101是目前已知体积最大的星系,其直径跨度约520千秒差距(约170万光年),总恒星质量估计高达太阳的3.4兆倍。该研究论文已于7月16日发表于arXiv预印本服务器。

从不同成像巡天取得的IC 1101彩色合成影像比较。由左至右依序为:史隆数位巡天(SDSS DR16)、以DECaLS成像(使用智利托洛洛山美洲天文台4公尺望远镜的暗能量相机DECam进行g, r, z波段观测)为基础的暗能量光谱巡天(DESI)的Legacy成像巡天DR9,以及本研究所呈现的牛顿望远镜广角摄影机(INT/WFC)观测资料。(Carlos Marrero-de la Rosa)

吞噬同类的宇宙巨兽

宇宙中体积最大的星系通常位于星系团中心,被称为“星系团最亮星系”(Brightest Cluster Galaxy, BCG)。这类星系是阶层式星系演化(Hierarchical Galaxy Evolution)的产物,在数十亿年的漫长岁月中,透过不断“吞噬”周围较小的星系来壮大自身。

然而,正是这种合并历程,让BCG的尺寸极难精确测量。它们外围由恒星组成的暗淡星晕,会平滑地融入“星系团介质”(Cluster Medium)中——即充斥在星系之间的稀薄气体与恒星流。星系外围过往碰撞留下的潮汐尾与散逸恒星,与周围的“星系团内光”(Intracluster Light, ICL)重叠交织,使天文学家过去难以划分“星系边缘”与“星系团背景”的界线。

由西班牙加那利群岛天文物理研究所(IAC)马雷罗-德拉罗萨(Carlos Marrero-de la Rosa)领导的研究团队,将目标对准了位于星系团Abell 2029中心的BCG——IC 1101。先前研究显示其恒星分布延伸极广,甚至曾测得高达607千秒差距的范围。为了厘清其真实边界,团队利用艾萨克‧牛顿望远镜(INT)的广视野相机拍摄了超深度影像,展开精密的暗物质与恒星边缘追踪。

扣除“散射光”噪讯,还原微弱边缘

要找到星系的边界,关键在于捕捉极其微弱的星光,并将其与前景恒星的“散射光”彻底分离。前方亮星产生的散射光会形成广泛的光晕,极易淹没背景中暗淡的星系结构。

研究团队利用数十颗不同亮度的校准星,精确建模出望远镜的“点扩散函数”(PSF)。接着,他们利用此模型将影像中超过250颗前景恒星的散射光逐一扣除,终于让星系边缘的微弱光晕浮现。

经分析星光随着中心距离衰减的径向轮廓(Radial Profiles),数据显示IC 1101的物理边界位于距离中心260千秒差距处,即投影直径约为520千秒差距(约170万光年)。研究团队在论文中指出,这仍是迄今针对单一星系所测得的最大半径之一;其总封闭恒星质量(Total Enclosed Stellar Mass)高达3.4兆倍太阳质量。

作为对照,银河系的盘面直径仅约30千秒差距(约10万光年),IC 1101的跨度约为银河系的17倍。光是IC 1101的“恒星质量”,就已超越包含暗物质在内的“银河系总质量”(估计约为1兆至1.5兆倍太阳质量)——这是银河系恒星质量(约600亿倍太阳质量)的约20到25倍。

仍在持续成长的宇宙巨无霸

除了确定主边界外,团队还在星系外围侦测到8个范围广大、结构不对称的暗淡恒星结构。其中两个结构的位置,正好与周围高温星系团气体中的X射线“晃动”(Sloshing)扰动区域吻合。

这项发现证实IC 1101并非已经停止演化的静止天体,而是仍透过吞噬周围物质进行着“进行式”成长。研究团队表示,IC 1101的外围地带“呈现出持续累积质量的明确特征”,说明它的体积仍在扩大。

这也与过去的X射线研究相符——当时学者推测该区域的扰动,很可能是约20亿至30亿年前与另一个星系群发生大规模碰撞后留下的痕迹。

(转自大纪元/责任编辑:叶萍)

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