[비즈한국] 在宇宙大尺度结构的丝状体之间，存在着一片空荡荡的巨大虚无空间，即“空洞”（Void）。在宽度达数亿光年的广袤空间里，几乎没有任何星系存在。最典型的例子就是牧夫座空洞（Boötes Void）。在一个直径达3亿光年的巨大空间里，按理说应该有2000到3000个星系，但实际上几乎发现不到星系。天文学家格雷戈里·阿尔丁（Gregory Aldering）曾说过，如果我们生活在这样一个巨大空洞的正中央，直到20世纪60年代，我们可能都不会知道银河系之外还有其他星系存在。作为一名以星系为单位研究宇宙演化的星系天文学家，这真是一个令人细思极恐的想法。
然而，在这一荒凉的空洞中央，却发现了一个非常神秘的星系。那就是在本地空洞（Local Void）中发现的矮星系 NGC 6789。虽然它看上去只是一个平平无奇、细小而不规则的矮星系，但这里却隐藏着至今未解的惊人谜团：在这片周围空无一人的荒凉空洞中，恒星正在爆发式地诞生。
实际上，星系 NGC 6789 的存在早在1983年就被知晓了。这个距离地球1200万光年的星系虽然体积较小，但散发着明亮的蓝色光芒。这意味着其中有非常年轻的恒星正在剧烈地诞生。这种星系因其蓝色且高密度的特征，被称为“蓝致密矮星系”（Blue Compact Dwarf Galaxy，简称BCD）。
这个小星系在过去6亿年间，诞生了占其总质量4%、约等于太阳质量1亿倍的恒星。如此规模足以被称为“星暴星系”（Starburst Galaxy），即发生爆发性恒星诞生的星系。问题在于，要形成如此多的恒星，通常需要从周围持续供应新的气体物质，但这个星系周围却什么也没有。
在通常星系密集聚集的空间里，当星系之间发生碰撞时，会有大量气体物质同时涌入。这时，一些长期处于沉寂、不再诞生新恒星的“年老”星系，也会在久违之后喷发出蓝色明光，经历类似“回春”的时期。当它与规模相当的星系发生碰撞，或者被更小的卫星星系完全撞击时，星系内部气体物质的密度会迅速增加，从而高效地产生新的恒星。无论如何，为了持续产生新的恒星，星系内部必须具备气体高密度堆积的条件。通常，这种变化是由星系间相互作用或星系碰撞引起的。
然而，NGC 6789 并没有表现出这些痕迹。至少在以往的观测中，它没有显示出任何碰撞迹象。因此，天文学家为了更深入地观察 NGC 6789 一带，利用了形似双筒望远镜的2米双筒望远镜（TTT, Two-meter twin telescope）瞄准了 NGC 6789。虽然之前的观测只能看到 NGC 6789 模糊的中心部分，但通过更深层的观测，他们细腻地捕捉到了 NGC 6789 周围扩散的星光痕迹。
在这次补充观测中，NGC 6789 依然没有表现出碰撞的征兆。尽管确认了其外围更模糊区域的扩散情况，但星系边缘依然保持着圆形矮椭圆星系的形态。那些能够显示星系近期与其他小星系碰撞或擦肩而过引起引力相互作用的特征，如拉长的潮汐尾（Tidal tail）、星系壳层结构等痕迹完全没有出现。这次补充观测再次证明，NGC 6789 是一个从未经历过近期碰撞的、完全孤立的星系。
那么，NGC 6789 究竟是从哪里获得新鲜气体的呢？或许 NGC 6789 将成为颠覆我们对宇宙大尺度结构固有观念的契机。如果说空洞实际上并非完全空无一物呢？即使其中没有充满闪耀恒星的星系，但如果充满了普通光学观测难以显现的气体云和气体丝（Gas filament）呢？如果偶然间 NGC 6789 恰好位于气体丝附近，并从中持续进行着“气体吸积”（gas accretion），那么 NGC 6789 那异常高的恒星诞生率就能得到解释。
事实上，这个星系在持续诞生新恒星的同时，其化学组成中重金属元素的含量却相对较低。这可以解释为外界不断有新鲜的新气体物质向这个小星系流入。如果在星系内诞生新恒星并引发超新星爆发，理应不断被金属元素污染，但随着外部新鲜气体的持续流入，金属元素得以被稀释。这种沿宇宙大尺度结构流入冷且新鲜气体物质的现象被称为“冷气体吸积”（Cold gas accretion）。据推测，这是遥远早期宇宙中，星系形成初期导致初期星系爆发性诞生恒星的主要原因。或许，NGC 6789 正是一个依然展示着那一惊人景象的现场。
NGC 6789 表明，星系要持续产生新恒星并维持生命力，并不一定要与其它星系发生相互作用或碰撞。即使身处空无一人的虚空中心，星系也能独自存活。在看不见的气体丝帮助下，吞噬流入的气体物质，独自延续着那孤独却灿烂的时光。这为我们提供了一个非常惊人的线索。
如果该假说属实，那么 NGC 6789 就成为了吞噬自宇宙诞生以来从未被污染过、最纯净气体物质的现场。因为空荡的空洞中没有其他星系，也就不会发生超新星爆发导致气体物质被污染的情况。填满空洞的气体物质很可能完整地保留了宇宙诞生那一刻的成分。如果我们能掌握这些气体物质的化学成分，并分析其分布和流动方式，我们将能够追忆大爆炸后宇宙最纯净时期的模样。就像在太阳系边缘冰冻的小行星和彗星中寻找太阳系形成初期的纯净痕迹，并以此想象太阳系的童年一样，我们将通过那些可能填满空洞的纯净气体物质，去想象宇宙最年幼的时期，即它童年的终点。
参考
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ae1cbe
作者池雄培（音译）简介：热爱猫和宇宙。童年时期在看了《银河铁道999》后，立志将宇宙的美丽传播给世人。目前担任世宗大学自由专业学部助理教授，同时参与讲座和撰稿等多种科学传播活动。著有《每天一片宇宙》、《星光闪耀的宇宙科学家们》、《虽无法前往却能了解》、《看到宇宙时浮现的奇怪问题》等书，并翻译了《给真正航行在宇宙中的搭车客指南》、《我为何杀死了冥王星》、《量子生活》、《Cosmigraphics》等作品。