一个类似于LAB-1的莱曼-阿尔法团块的计算机模拟。（图片来源：J.Geach/ D.Narayanan/ R.Crain） 观测和建模的结合揭示了莱曼-阿尔法团块是如何形成以及为什么它们如此明亮的新见解。莱曼-阿尔法团块是遥远宇宙中最稀有的居民之一。它们是横跨数十万光年的巨大氢气云，因其发出的标志性辐射而得名。现在，来自多个望远镜的综合观测使天体物理学家能够了解其内部正在发生什么以及产生了什么特征辐射。15年来，物理学家们一直在推测和争论这些发光的宇宙团块是如何形成以及其内部正在发生什么。这是一个重要的问题，因为莱曼-阿尔法团块似乎是宇宙中最大星系诞生的宇宙育儿室。绘制出莱曼-阿尔法辐射的来源，以及它反射什么来形成我们看到的发光云，可以帮助理解星系形成过程。赫特福德大学的天体物理学家吉姆·吉奇说：“真正令人兴奋的是，莱曼-阿尔法确实告诉我们年轻星系周围的直接环境正在发生什么。”“基本上，这是一个对我们理解星系如何生长非常重要的环境，但却很难研究。大自然通过莱曼-阿尔法光子的散射给我们提供了一个巧妙的技巧，来弄清楚这些稀有物体中正在发生什么。”团块的解剖 为了寻找答案，吉奇和他的同事们观察了115亿光年外，有史以来发现的第一个莱曼-阿尔法团块，SSA22-Lyman-Alpha-Blob-1（它的朋友们称之为LAB01）。即使在莱曼-阿尔法团块中，它也是一个巨大的，宽30万光年。由于阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）、甚大望远镜（VLT）、哈勃和凯克天文台的综合观测，我们首次详细了解了其中正在发生什么。他们将结果发表在《天体物理学杂志》上。在LAB01的中心，两个年轻的星系正在缓慢碰撞。它们还在以惊人的速度（约为我们银河系速度的100倍）孕育着新恒星。这两个合并的星系解决了关于莱曼-阿尔法团块中心有什么的长期争论。
（图片来源：ESO/J. Geach）自2000年LAB01被发现以来，一些天体物理学家预测莱曼-阿尔法团块的核心应该有尘埃状的恒星形成星系，但证据相互矛盾。一些观测支持这一预测，但吉奇表示，“令人困惑的是，并非所有莱曼-阿尔法团块都显示出这样的星系。问题在于，许多早期观测的灵敏度不足以探测到这些源。”2014年，吉奇和他的团队在LAB01中心探测到一个非常明亮的远红外辐射源，但马克斯韦尔望远镜未能提供足够的解析度来详细绘制它。这不得不等到团队在2015年获得ALMA的观测时间。利用ALMA以及VLT上的光谱仪MUSE，研究人员能够更详细地绘制该源的位置，揭示了莱曼-阿尔法团块中两个明亮的星系。吉奇说，在接下来的几十亿年里，它们将合并成一个巨大的椭圆星系，有朝一日将统治自己的巨大星系团。这两个合并的星系是围绕着两个较大星系形成星系团的一群较小、较暗星系的核心。每个大的中心星系直径约为3万至6万光年，而较小的“卫星”星系平均直径约为3千至6千光年。这些小星系也在产生新恒星，但速度比它们的大姐妹们慢得多。然而，它们可能通过吸积提供气体，从而推动大星系中恒星形成的爆发式速率。
这张图片展示了宇宙中已知最大的单一天体之一，莱曼-阿尔法团块LAB-1。来自团块的强烈莱曼-阿尔法紫外线辐射在漫长的宇宙之旅中被宇宙膨胀拉伸后呈现绿色。（图片来源：ESO/M. Hayes）团块如何发光 这些数据可能有助于解释莱曼-阿尔法团块为何看起来像是一团光。吉奇和他的团队想知道，一个星系形成的计算机模型能否产生与LAB01内部所发生的情况相似的结构。他们的模拟结果基本上再现了他们用ALMA观测到的结构：由一群较小的星系包围的巨大中心星系。中心星系中所有活跃的恒星形成会发出大量紫外线，这些光子从周围的氢气云中反弹，产生漫射光。这是一个宇宙尺度的版本，就像路灯的光线被雾气散射和模糊一样。吉奇说，这种扩散过程解释了LAB01莱曼-阿尔法辐射云的大部分。吉奇表示，下一步是对LAB01中的莱曼-阿尔法辐射进行更高分辨率的绘图。“目前，我们对莱曼-阿尔法光的绘图受限于地面‘视宁度’，这会模糊细节。但VLT上的MUSE仪器升级后将提供‘自适应光学’来纠正这一问题，使我们能够更详细地绘制团块，”他说。“这将使我们更好地理解这种辐射与嵌入在莱曼-阿尔法团块中的星系之间的联系。”
