[비즈한국] 我目前正担任Naver035420连载的一部科幻网漫的天文学顾问，作品是白元达（音译）作家的《星之瞳》。在这部作品中，出现了一个与地球一模一样、被称为“镜像地球”的世界。此外，随着死者灵魂似乎全都涌向镜像地球的情况发生，展开了一段神秘的故事。
当然，在这广袤的宇宙中，存在完全一模一样天体的概率极低。然而最近，人们发现了一对宛如照镜子般长得一模一样的“镜像星系”。甚至这两座镜像星系正紧贴在一起发生碰撞。人们常说遇到分身就会双双消失，正如那句都市传说，在这两座长得一模一样的镜像星系之间，正上演着极其戏剧性的一幕！难道宇宙中真的存在镜像世界或镜像维度吗？
此次发现的镜像星系对之所以更加神奇，是因为即便单独看其中一座星系，也是极其罕见的独特模样。这两座星系各自呈现出巨大的圆形环状，两两相遇看起来就像猫头鹰的眼睛。因此，它们被赋予了“宇宙猫头鹰（Cosmic Owl）”的昵称。宇宙猫头鹰星系被发现于距离地球约120亿光年之遥的地方。每一个圆环形状的直径约为2.6万光年。也就是说，宇宙猫头鹰的瞳孔规模约为直径10万光年的银河系的四分之一。
这种能完美保持圆形的环状星系十分罕见。最具代表性的是20世纪50年代首次被发现，至今仍未完全解开形成过程的霍格天体（Hoag's Object）。其中心闪耀着相对年长的橙色恒星，周围环绕着由年轻蓝色恒星组成的完美圆形光环。推测这种环状星系通常是由于较小的星系几乎贯穿了巨大星系的中心而形成的。就像陨石落在月球上留下圆形陨石坑一样，推测这是两个星系互相贯穿时，由星系级冲击波留下的痕迹。
最具代表性的是车轮星系。不过该星系与众不同之处在于，除了外围的圆形光环外，还能发现连接中心与外环的辐条状螺旋臂结构。像这样近乎完美的圆形环，只有在以特殊角度和速度发生碰撞时才会产生，是非常罕见的现象。
此次捕捉到的宇宙猫头鹰由两个这种罕见的环状星系组成。而且还是紧挨在一起！由于单个就很难见到，人们可能会想，会不会其实只有一个环状星系，因为引力透镜效应导致产生了两个相同的星系虚像。但通过詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）、ALMA和VLA等多种观测手段对各星系图像的光谱分析显示，两者确实是各自独立的星系。在气体成分和中心黑洞的特性上，也确认了细微的差异。在两个星系中几乎同时发生了留下圆形光环的罕见现象！
两座巨大的环状星系正在相互碰撞。在圆环交汇的中心区域，可以看到恒星活动更加频繁的痕迹。沿着两个圆环相遇的碰撞面，气体云被压缩，正在进行爆发性恒星诞生的“星暴（Star Burst）”。如果仔细观察宇宙猫头鹰的照片，会发现在两个圆圆的瞳孔之间，还有另一个看起来像猫头鹰喙的结构。这是隐藏在碰撞中环状星系中心的黑洞所喷出的能量喷流的痕迹。
从ALMA的射电观测来看，可以看到从左侧星系喷出的两个亮点，这被认为是星系中心的超大质量黑洞喷出的喷流。特别是喷流的一个方向正好指向两个巨大圆环的交汇处。因此，喷流在两个环状星系的碰撞面上更有效地推动并压缩气体物质，进一步促进了新恒星的诞生。在相当于猫头鹰喙的区域的气体云中，确认了显示爆发性恒星诞生的强烈发射线。
根据此次观测，宇宙猫头鹰星系对的总质量达到太阳质量的3200亿倍。由于它是120亿光年前早期宇宙的原始星系，与现在的银河系相比，质量可能轻得多。然而，它们所蕴含的超大质量黑洞却比银河系的黑洞更重！猫头鹰双眼各自蕴含的黑洞质量分别达到太阳质量的6700万倍和2600万倍。考虑到银河系中心的人马座A*黑洞质量仅为太阳质量的400万倍，可以发现，相对于星系整体规模较小，其中心居住的黑洞却要重得多。这种星系总质量与其中黑洞质量比例异常悬殊的现象，支持了“在早期宇宙中黑洞先成长，随后星系才会随之成长”的假说。
要解释为何几乎完美相同的两个环状星系会紧贴在一起，确实很难。如果两个环状星系都是由小星系贯穿而形成的，那么可以设想这样一个假说：原本这里有一对普通的原始螺旋星系。很久以前，一个小星系快速连续贯穿了这两座星系，因此在相近的时间里形成了两个看起来像霍格天体的环状星系。此后，这两座星系可能持续靠近并开始了碰撞。
根据这一假说，第三个星系应该在约3800万年前贯穿了这两座星系。有趣的是，这一时间与目前在两座星系中观测到的恒星年龄及年代相近。由于两座星系所呈现的圆环规模也几乎一致，因此第三个星系几乎同时贯穿两者的可能性很大。
事实上，发现两个绘制出巨大圆环的星系在一起碰撞的场景，宇宙猫头鹰并非首例。最具代表性的是被称为“十环（10-point shooting）”星系的ARP 147。不过最大的区别在于，ARP 147的两座星系彼此倾斜的角度不同。其中被完全贯穿的星系，圆形光环清晰可见，但另一个由于几乎侧卧，圆环看起来严重扭曲。相比之下，宇宙猫头鹰非常巧妙地两者都正对前方，展现出如同双胞胎般完美的两个圆环。
如果很久以前制造出宇宙猫头鹰大眼睛并穿行而过的那个第三小星系尚未完全毁灭，那么在这周围某处可能还残留着它的痕迹。此次观测证实的宇宙猫头鹰星系圆形冲击波扩散速度约为200km/s，这属于星际物质中快速扩散的冲击波典型水平。通过推测出的冲击波速度和碰撞时间点，或许能够搜索到第三星系可能存在的位置。
像宇宙猫头鹰星系这样充满戏剧性的场景，让人再次意识到宇宙是多么广阔且无穷无尽。宇宙看起来像是一个发生着所有你能想象到的事情的世界。那罕见的环状星系竟然共存了两个，甚至像照镜子一样长得极像的分身星系竟然还在相互碰撞。谁知道呢，或许在宇宙的某处，真的生活着与我们长得一模一样的镜像地球、镜像太阳系，以及镜像中的我。
参考
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025arXiv250610058L/abstract
作者池雄培（音译）是谁？他热爱猫与宇宙。童年时期在看了《银河铁道999》后，立下了向世人传达宇宙之美的梦想。目前在延世大学星系演化研究中心及近宇宙论研究室，研究通过星系相互作用进行的演化，并进行演讲、写作等多种科学传播活动。著有《暧昧中的天文台》、《整天思考宇宙》、《星，光的科学》等书籍。