[비즈한국] 我目前正擔任Naver035420連載的一部科幻網漫的天文學顧問，作品是白元達（音譯）作家的《星之瞳》。在這部作品中，出現了一個與地球一模一樣、被稱為“映象地球”的世界。此外，隨著死者靈魂似乎全都湧向映象地球的情況發生，展開了一段神秘的故事。
當然，在這廣袤的宇宙中，存在完全一模一樣天體的機率極低。然而最近，人們發現了一對宛如照鏡子般長得一模一樣的“映象星系”。甚至這兩座映象星系正緊貼在一起發生碰撞。人們常說遇到分身就會雙雙消失，正如那句都市傳說，在這兩座長得一模一樣的映象星系之間，正上演著極其戲劇性的一幕！難道宇宙中真的存在映象世界或映象維度嗎？
此次發現的映象星系對之所以更加神奇，是因為即便單獨看其中一座星系，也是極其罕見的獨特模樣。這兩座星系各自呈現出巨大的圓形環狀，兩兩相遇看起來就像貓頭鷹的眼睛。因此，它們被賦予了“宇宙貓頭鷹（Cosmic Owl）”的暱稱。宇宙貓頭鷹星系被發現於距離地球約120億光年之遙的地方。每一個圓環形狀的直徑約為2.6萬光年。也就是說，宇宙貓頭鷹的瞳孔規模約為直徑10萬光年的銀河系的四分之一。
這種能完美保持圓形的環狀星系十分罕見。最具代表性的是20世紀50年代首次被發現，至今仍未完全解開形成過程的霍格天體（Hoag's Object）。其中心閃耀著相對年長的橙色恆星，周圍環繞著由年輕藍色恆星組成的完美圓形光環。推測這種環狀星系通常是由於較小的星系幾乎貫穿了巨大星系的中心而形成的。就像隕石落在月球上留下圓形隕石坑一樣，推測這是兩個星系互相貫穿時，由星系級衝擊波留下的痕跡。
最具代表性的是車輪星系。不過該星系與眾不同之處在於，除了外圍的圓形光環外，還能發現連線中心與外環的輻條狀螺旋臂結構。像這樣近乎完美的圓形環，只有在以特殊角度和速度發生碰撞時才會產生，是非常罕見的現象。
此次捕捉到的宇宙貓頭鷹由兩個這種罕見的環狀星系組成。而且還是緊挨在一起！由於單個就很難見到，人們可能會想，會不會其實只有一個環狀星系，因為引力透鏡效應導致產生了兩個相同的星系虛像。但透過詹姆斯·韋伯空間望遠鏡（JWST）、ALMA和VLA等多種觀測手段對各星系影象的光譜分析顯示，兩者確實是各自獨立的星系。在氣體成分和中心黑洞的特性上，也確認了細微的差異。在兩個星系中幾乎同時發生了留下圓形光環的罕見現象！
兩座巨大的環狀星系正在相互碰撞。在圓環交匯的中心區域，可以看到恆星活動更加頻繁的痕跡。沿著兩個圓環相遇的碰撞面，氣體雲被壓縮，正在進行爆發性恆星誕生的“星暴（Star Burst）”。如果仔細觀察宇宙貓頭鷹的照片，會發現在兩個圓圓的瞳孔之間，還有另一個看起來像貓頭鷹喙的結構。這是隱藏在碰撞中環狀星系中心的黑洞所噴出的能量噴流的痕跡。
從ALMA的射電觀測來看，可以看到從左側星系噴出的兩個亮點，這被認為是星系中心的超大質量黑洞噴出的噴流。特別是噴流的一個方向正好指向兩個巨大圓環的交匯處。因此，噴流在兩個環狀星系的碰撞面上更有效地推動並壓縮氣體物質，進一步促進了新恆星的誕生。在相當於貓頭鷹喙的區域的氣體雲中，確認了顯示爆發性恆星誕生的強烈發射線。
根據此次觀測，宇宙貓頭鷹星系對的總質量達到太陽質量的3200億倍。由於它是120億光年前早期宇宙的原始星系，與現在的銀河系相比，質量可能輕得多。然而，它們所蘊含的超大質量黑洞卻比銀河系的黑洞更重！貓頭鷹雙眼各自蘊含的黑洞質量分別達到太陽質量的6700萬倍和2600萬倍。考慮到銀河系中心的人馬座A*黑洞質量僅為太陽質量的400萬倍，可以發現，相對於星系整體規模較小，其中心居住的黑洞卻要重得多。這種星系總質量與其中黑洞質量比例異常懸殊的現象，支援了“在早期宇宙中黑洞先成長，隨後星系才會隨之成長”的假說。
要解釋為何幾乎完美相同的兩個環狀星系會緊貼在一起，確實很難。如果兩個環狀星系都是由小星系貫穿而形成的，那麼可以設想這樣一個假說：原本這裡有一對普通的原始螺旋星系。很久以前，一個小星系快速連續貫穿了這兩座星系，因此在相近的時間裡形成了兩個看起來像霍格天體的環狀星系。此後，這兩座星系可能持續靠近並開始了碰撞。
根據這一假說，第三個星系應該在約3800萬年前貫穿了這兩座星系。有趣的是，這一時間與目前在兩座星系中觀測到的恆星年齡及年代相近。由於兩座星系所呈現的圓環規模也幾乎一致，因此第三個星系幾乎同時貫穿兩者的可能性很大。
事實上，發現兩個繪製出巨大圓環的星系在一起碰撞的場景，宇宙貓頭鷹並非首例。最具代表性的是被稱為“十環（10-point shooting）”星系的ARP 147。不過最大的區別在於，ARP 147的兩座星系彼此傾斜的角度不同。其中被完全貫穿的星系，圓形光環清晰可見，但另一個由於幾乎側臥，圓環看起來嚴重扭曲。相比之下，宇宙貓頭鷹非常巧妙地兩者都正對前方，展現出如同雙胞胎般完美的兩個圓環。
如果很久以前製造出宇宙貓頭鷹大眼睛並穿行而過的那個第三小星系尚未完全毀滅，那麼在這周圍某處可能還殘留著它的痕跡。此次觀測證實的宇宙貓頭鷹星系圓形衝擊波擴散速度約為200km/s，這屬於星際物質中快速擴散的衝擊波典型水平。透過推測出的衝擊波速度和碰撞時間點，或許能夠搜尋到第三星系可能存在的位置。
像宇宙貓頭鷹星系這樣充滿戲劇性的場景，讓人再次意識到宇宙是多麼廣闊且無窮無盡。宇宙看起來像是一個發生著所有你能想象到的事情的世界。那罕見的環狀星系竟然共存了兩個，甚至像照鏡子一樣長得極像的分身星系竟然還在相互碰撞。誰知道呢，或許在宇宙的某處，真的生活著與我們長得一模一樣的映象地球、映象太陽系，以及映象中的我。
參考
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025arXiv250610058L/abstract
作者池雄培（音譯）是誰？他熱愛貓與宇宙。童年時期在看了《銀河鐵道999》後，立下了向世人傳達宇宙之美的夢想。目前在延世大學星系演化研究中心及近宇宙論研究室，研究透過星系相互作用進行的演化，並進行演講、寫作等多種科學傳播活動。著有《曖昧中的天文臺》、《整天思考宇宙》、《星，光的科學》等書籍。