“邪恶之眼”星系：其反向旋转气体的起源之谜被破解

其实，不需要太多的想象力，我们很容易就能理解为什么 M64 被称为“邪恶之眼”星系。它坐在太空的深渊真空中，似乎在宇宙中投下了邪恶的光芒，一团灰尘像一块黑色的瘀伤一样构成了它可见的外围。

实际上，这个星系比它看起来更奇怪。它富含氢的外盘与星系内恒星盘的轨道方向相反，这也暗示了它们起源的不同。

上图：哈勃太空望远镜拍摄的M64星系图像，又名“邪恶之眼”星系。

现在，天文学家已经计算出外盘的氢气来自一个更小的、富含气体的卫星矮星系，一个M64最近被蚕食并包裹在其中。正是这个较小星系的物质使 M64 的外围变暗。

这一发现可能会让我们对银河系的未来有所了解。对卫星矮星系碎片的质量和内容的估计表明，它与小麦哲伦星云非常相似，小麦哲伦星云是银河系的一个卫星矮星系，有一天将被纳入更大的质量中。

这些发现是由华盛顿大学的天文学家亚当·斯米利纳（Adam Smercina）领导的，已经被《天体物理学杂志通讯》接受，并且可以在预印本服务器 arXiv 上获得。

研究人员写道：“我们发现了一个壮观的贝壳特征的证据，以及其他潮汐结构表明正在进行的晚期径向合并。我们估计，其前身星系的恒星质量为5亿个太阳质量，金属丰度为 [M/H] - 1，与小麦哲伦云的质量和金属丰度非常相似。”

研究人员继续解释道：“M64反向旋转的外层气体盘的质量，也与小麦哲伦云的气体质量相当，这表明 M64 独特的反向旋转盘最有可能的起源，是最近与一颗与小麦哲伦云非常相似的富含气体的卫星矮星系合并。”

星系合并被认为是星系成长和演化的一个非常重要的部分。这些事件不仅增加了星系的质量，还注入了新的物质和引力相互作用，增加了恒星的形成，使星系与新一代的恒星保持活力。

银河系在其136亿年的漫长历史中多次与其他星系合并，我们可以看到宇宙中其他星系在合并过程的不同阶段。

上图：M64周围恒星的地图，显示了西南和东北的外壳特征。

因为，星系同类相食的现象并不罕见，所以，我们有理由认为 M64 边缘的奇怪气体是这些事件之一的结果。

然而，先前的研究却令人困惑地发现，最近星系与星系相互作用的迹象很少，这导致人们认为，氢盘只是从星系周围的空间被吸走了，或者是从与另一个名为“Coma P”的星系的短暂飞掠中被吸走的。

但是，这两种情况都缺乏证据；因此，天文学家亚当·斯米利纳和他的同事们利用斯巴鲁“主焦点天文望远镜（Hyper Suprime-Cam）”来研究M64周围的空间，大约140万光年远，在远离星系主盘的孤独恒星中寻找外盘起源的迹象。

他们的观察揭示了他们所说的星系合并的明显痕迹。他们发现了一个星系晕 —— 一个由暗物质、气体和恒星组成的弥漫球体，包裹着螺旋星系，人们认为螺旋星系是通过星系合并形成和成长的。

但他们也发现了一个贝壳的证据。这是由两个合并星系之间的引力相互作用产生的恒星密度。当星系围绕彼此运行时，它们之间的引力相互作用会产生阻力，导致恒星被推到一起，有点像池塘里的涟漪。

与模拟的比较表明，M64周围的壳层分布与所谓的“次要”合并是一致的，即较大的宿主吸收了一个卫星矮小星系。

气体的运动表明，这个卫星矮星系在 M64 周围有部分逆行的轨道。尘埃中心和尘埃的深色斑点是物质与M64内部气体盘碰撞时持续合并的结果。

上图：M64晕星的松散地图（左）与星系合并模拟（右）的对比。

为了证实这一假设，研究人员使用哈勃望远镜的数据来估计被吸收星系的质量和组成。他们得出的恒星质量约为5亿个太阳质量，与小麦哲伦星云的3亿到10亿个太阳质量一致。

M64周围氢盘的质量也大约是5亿个太阳质量，研究人员再次表示，这与小麦哲伦星云中相当于4亿个太阳质量的气体是一致的。综合起来，这些线索似乎很有说服力地指向银河系的同类相食，这些痕迹是最近才留下的 —— 在过去的10亿年内。

研究人员写道：“经过几十年的好奇，邪恶之眼反向旋转气体的可能起源终于揭晓了。”

“我们认为，它的外层气体盘是最近在与一个小麦哲伦星云质量星系52:1合并期间被吸积的，现在正在与现有的内部气体盘碰撞，在盘-盘界面上推动恒星形成的爆发，并推动可见的尘埃带，它因此而得名。未来的观察和理论研究将有助于验证这一想法。”

同时，M64可以帮助我们了解恒星晕是如何形成的。能够计算一个现在被消耗的卫星星系以前的轨道运动可以帮助重现M64的光环演变，为这些神秘结构的成长提供有价值的见解。

该团队的研究已被《天体物理学杂志通讯》接受，并可在arXiv上找到。

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