摘要：天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜和阿塔卡马大型毫米波阵列发现了迄今为止最引人注目的星系"创伤"证据——一条长达2万光年、宽度仅650光年的巨大尾迹横贯螺旋星系NGC 3627。这条由气体和尘埃构成的宇宙"伤疤"可能是一个质量相当于1000万个太阳的超大质量黑

天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜和阿塔卡马大型毫米波阵列发现了迄今为止最引人注目的星系"创伤"证据——一条长达2万光年、宽度仅650光年的巨大尾迹横贯螺旋星系NGC 3627。这条由气体和尘埃构成的宇宙"伤疤"可能是一个质量相当于1000万个太阳的超大质量黑洞高速穿越星系时留下的痕迹。

这一发现发表在最新的天体物理学研究中，为理解宇宙中最极端天体如何塑造星系演化提供了前所未有的观测证据。NGC 3627位于狮子座方向，距离地球约3100万光年，这条尾迹的规模之巨大令人震撼——其长度相当于整个银河系直径的五分之一，但宽度却极其狭窄，形成了一个细长而清晰的结构。

中国南京大学的博士生赵梦科和导师李广兴在分析高角分辨率物理学巡天项目数据时偶然发现了这一现象。与星系中常见的弥散结构不同，这条尾迹呈现出极其规整的线性形态，内部充满了剧烈的湍流运动，这些特征都指向了一个令人震惊的结论：某个巨大的致密天体曾以每秒300公里的极高速度穿越这个星系。

黑洞高速撞击的宇宙级证据

NGC 3627 被发现有尾迹，距离狮子座方向 3100 万光年。 （图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、J. Lee （STScI）、T. Williams（牛津）、PHANGS 团队）

根据研究团队建立的理论模型，这条尾迹最可能的形成机制是一个超大质量黑洞在约2000万年前高速穿越NGC 3627的星系盘。当这个质量达到太阳1000万倍的致密天体以极高速度运动时，它强大的引力场像宇宙推土机一样将路径上的星际物质向两侧挤压，在身后留下了一条清晰可见的物质尾迹。

这种速度堪称宇宙极限运动。每秒300公里的穿越速度比目前人类制造的最快航天器——帕克太阳探测器的速度还要快50%。在如此高的相对速度下，黑洞与星际介质的相互作用产生了强烈的激波和湍流，这正是观测数据中显示的物理特征。

韦伯望远镜的红外观测揭示了尾迹中丰富的尘埃成分，而ALMA的毫米波数据则显示出大量的一氧化碳分子。这种物质组合表明，穿越事件不仅仅是简单的引力扰动，而是一次彻底的物理"手术"，将原本平静的星际介质剧烈搅动并重新分布。

尾迹内部观测到的巨大湍流进一步支持了高速穿越假说。这些湍流结构的时空尺度和强度都与理论模型预测的黑洞穿越效应高度吻合，为这一极端天体物理现象提供了强有力的观测证据。

多重假说下的天体物理学谜题

尽管超大质量黑洞穿越是最有力的解释，但科学家们也在考虑其他可能性。这个神秘的致密天体也可能是一个矮星系的紧密核心，在星系碰撞或近距离遭遇过程中被抛射出来，以高速穿越NGC 3627。

图像中突出显示的尾迹长 6 千秒差距，即 20,000 光年，是银河系宽度的五分之一。（图片来源：Zhao 和 Li 2025，arXiv;传真 BY-SA 4.0)

矮星系核心通常包含大量暗物质和一个相对较小的超大质量黑洞，其总质量完全可能达到1000万太阳质量的水平。在星系群或星系团的复杂引力环境中，这样的天体确实可能获得极高的逃逸速度，从而产生观测到的穿越效应。

研究团队还提到了另一种更加神秘的可能性——所谓的"小红点"天体。这类天体是近年来通过韦伯望远镜发现的一种新型宇宙结构，具有极高的红移和紧致的形态特征。虽然对其本质还缺乏清晰认识，但其异常的物理性质使其成为解释各种极端天体物理现象的候选对象。

当前的观测技术限制使得直接识别穿越天体变得极具挑战性。如果它是一个相对暗淡的矮星系核心，在3100万光年的距离上将难以被现有望远镜直接探测到。只有通过更深度的光学巡天观测或超高分辨率的毫米波观测，才有可能在未来揭示这个神秘穿越者的真实身份。

星系演化的暴力篇章

这一发现为理解星系演化的暴力本质提供了新的视角。长期以来，天文学家认识到星系并非孤立的岛宇宙，而是在复杂的相互作用网络中不断演化。星系合并、潮汐扰动和黑洞反馈都是塑造星系形态和性质的重要机制。

NGC 3627尾迹的发现表明，高速穿越事件可能是星系演化过程中一个重要而此前被低估的因素。这类事件不仅能够重新分布星系中的气体和尘埃，还可能触发或抑制恒星形成，从而对星系的长期演化产生深远影响。

尾迹的年龄估计显示，这次穿越事件发生在约2000万年前，从宇宙学时间尺度上看相对较近。这提示我们，类似的高能事件可能在宇宙历史中并不罕见，只是由于观测技术限制而很少被发现。

随着韦伯望远镜等下一代天文设备的投入使用，天文学家有望发现更多类似的宇宙"创伤"。这些发现将有助于重新评估黑洞在星系演化中的作用，以及宇宙中极端天体物理过程的普遍性。

研究团队计划在高角分辨率物理学巡天的其他目标星系中搜寻类似的尾迹结构。如果能够建立这类现象的统计样本，将为理解超大质量黑洞的运动学特性、星系间相互作用的频率以及宇宙结构形成的物理机制提供宝贵的观测约束。

这条横贯NGC 3627的巨大尾迹就像宇宙考古学中的一块化石，记录着一次可能改变整个星系命运的剧烈事件。随着研究的深入，这一发现必将为我们理解宇宙最极端现象的本质提供新的洞察。

来源：人工智能学家