可观测Universe第22章 霍格天体

霍格天体 · 描述：一个近乎完美的环状星系 · 身份：位于巨蛇座的一个奇特环状星系距离地球约6亿光年 · 关键事实：由 astronomer Art Hoag 于1950年发现其近乎完美的圆环结构成因至今未明可能是远古星系碰撞的结果。

霍格天体：宇宙中的“完美圆环”——巨蛇座里的未解星系之谜（第一篇） 引言：当望远镜对准巨蛇座我们看见了一枚“宇宙戒指” 1950年的春天加州理工学院帕洛玛天文台的圆顶里天文学家阿特·霍格（Art Hoag）正盯着48英寸施密特望远镜的照相底片发呆。

这张拍摄自巨蛇座（Serpens）天区的底片本是他参与的“帕洛玛巡天”项目中的一张普通曝光——目的是记录遥远星系的分布。

但此刻底片上一个奇怪的结构像磁石一样吸住了他的目光：一个近乎完美的圆环悬浮在黑暗的宇宙背景中环内有一个明亮的核整体看起来像一枚被精心打磨过的宇宙戒指。

这不是他第一次见到奇怪的星系。

战后天文观测的复兴让人类发现了越来越多打破传统分类的“特殊星系”——有的像哑铃有的像车轮有的甚至碎成丝缕。

但这枚“戒指”的完美程度还是让他震惊：圆环的边缘清晰得像用圆规画出来的没有一丝毛糙；核与环的亮度对比强烈却又过渡得自然；更诡异的是这个结构完全不符合当时已知的星系模型——既不是螺旋星系的旋臂也不是椭圆星系的弥散光更不是不规则星系的混乱碎片。

霍格揉了揉眼睛又核对了一遍底片的坐标：赤经15h 17m赤纬+21° 35′距离地球约6亿光年（后来通过红移测量确认）。

他没有立刻下结论而是申请用帕洛玛天文台的200英寸海尔望远镜（当时世界上最大的光学望远镜）进行后续观测。

当更清晰的图像传回来时他的猜想被证实：这不是什么天体错觉而是一个真实存在的、近乎完美的环状星系。

这一年霍格在《天体物理学杂志》（ApJ）上发表了一篇简短的论文将这个天体命名为“Hoags Object”（霍格天体）。

没人想到这个看似“完美”的发现会成为天文学史上最持久的谜题之一——一个星系为何会拥有如此规整的环状结构？它的“诞生”究竟是一场意外还是一场精心设计的宇宙舞蹈？ 一、发现之旅：1950年的偶然与必然 要理解霍格天体的意义必须先回到1950年代的天文学语境。

那是一个“望远镜决定认知”的时代：二战后天文学家终于能用大口径望远镜（比如帕洛玛的200英寸海尔镜）穿透宇宙的迷雾观测到更遥远、更暗弱的天体。

而“星系分类”则是当时的核心议题——哈勃（Edwin Hubble）早在1926年就提出了着名的“星系序列”（椭圆星系→螺旋星系→不规则星系）但越来越多的观测发现很多星系根本“不按套路出牌”。

霍格的工作正是这场“分类革命”的一部分。

他参与的“帕洛玛巡天”旨在用施密特望远镜拍摄大天区的星系照片然后用海尔镜跟进观测确定它们的距离、亮度和结构。

1950年3月的那天他本来在检查一张“常规”的星系底片却在视场边缘发现了一个“异常值”：一个圆环的视直径约2角分（相当于满月的1/15）亮度均匀中心有一个更亮的点。

“我一开始以为是个行星状星云”霍格后来回忆“但行星状星云的环通常有细微的结构比如辐条或节点而这个环太干净了。

”他用海尔镜拍摄了光谱结果更令人困惑：环的光谱显示有强烈的氢发射线（Hα、Hβ）说明环内有大量年轻恒星正在形成；而中心核的光谱则是典型的椭圆星系特征——吸收线占主导意味着中心是老年恒星的集合。

换句话说：这个天体的“环”是年轻的、活跃的而“核”是古老的、静止的。

这种“矛盾的组合”完全超出了当时的星系形成理论——没有人能解释为什么一个星系会同时拥有“婴儿期的环”和“老年期的核”更没有人能解释这个环为何如此完美。

二、外观解码：霍格天体的“完美”究竟有多完美？ 要理解霍格天体的“完美”必须用具体的数据还原它的结构。

根据哈勃空间望远镜（HST）和詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的最新观测霍格天体的基本参数如下： 2.1 整体尺度：和银河系一样大的“戒指” 直径：约10万光年（和银河系的直径相当）； 环的宽度：约1万光年（占整体直径的10%）； 中心核的大小：约1万光年（相当于一个小椭圆星系的尺寸）； 环与核的距离：核位于环的中心两者之间的“间隙”约几万光年（几乎没有物质连接）。

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