米老鼠64 / 天文地理 / 哈勃等发现宇宙黑暗时代边缘的超遥远星系

0 0

   

哈勃等发现宇宙黑暗时代边缘的超遥远星系

2012-10-09  米老鼠64
2012.9.19:美国宇航局(NASA)的两个空间望远镜——哈勃太空望远镜、斯必泽红外望远镜,结合引力透镜效应,协同发现了迄今最遥远的星系。137亿年前宇宙大爆炸后仅仅5亿年,年轻星系的光就出发了,今天刚刚抵达轨道望远镜。这个遥远的星系生存于早期宇宙的一个重要时期:脱离黑暗时代。在该时期,宇宙从毫无星光的黑暗混沌时代逐步演变为充满星系的光明时代。发现如此暗淡的微型星系,就是开启了一扇了解最幽远宇宙的窗口。


哈勃拍摄的已知最遥远星系。图的左方,是超星系团MACS J1149+2223(数字代表巡天系统中的相对方位)中的各种星系。超星系团的强大引力透镜效应,使新发现的最遥远星系——MACS1149-JD,增亮了约15倍。右上图为后者所在天区的放大图像,而右下为深度放大的图像。大图下载:3.5MB,版权:NASA,ESA,CLASH团队,本文原作者,下同。

美国宇航局(NASA)的两个空间望远镜——哈勃太空望远镜、斯必泽红外望远镜,结合宇宙的引力透镜效应,协同发现了迄今最遥远的星系。137亿年前宇宙大爆炸后仅仅5亿年,年轻星系的光就出发了,现在刚抵达轨道上的太空望远镜。

这个遥远的星系生存于早期宇宙的一个重要时期:脱离黑暗时代。在该时期,宇宙从毫无星光的黑暗混沌时代逐步演变为充满星系的光明时代。发现如此暗淡的微型星系,就是开启了一扇了解最幽远宇宙的窗口。

研究报告首席研究员、巴尔的摩市约翰?霍普金斯大学天文物理系的郑玮解释说:“我们有足够的精度把握,发现的该星系是迄今最遥远的天体。我们将继续研究此星系,我们还希望发现更多的类似天体,以了解最早期的天体是怎样的,宇宙黑暗时代是如何结束的。”报告已经刊登在最新的《自然》期刊上。




新发现的最遥远星系图像及其放大图像

来自该原始星系的光在宇宙中旅行了132亿年才到达哈勃和斯皮策望远镜。或者说,与当前的宇宙年龄相比,该星系所在的宇宙仅相当于当前年龄的3.6%。从专业角度说,它的红移值(z)=9.6。红移表征因为宇宙膨胀,光线向长波方向移动的幅度。天文学家用红移区分遥远天体的距离。

与此前该距离段的星系候选者仅在单一波段看到不同,新发现的星系在5个不同的波段都可以观测到。作为"星系团引力透镜和超新星哈勃巡天项目"(CLASH)的一部分,哈勃太空望远镜在四个近红外波段(F110W-F160W)观测到该星系;而斯皮策空间望远镜在第五个中红外波段(4.5μm)观测到它。因此本发现有着坚实的观测基础。


PDF中对遥远星系红移值的拟合

如此极端遥远的天体,早已超出了当前最大望远镜的观测能力。要获得这么早期的遥远星系的信号,天文学家只能靠引力透镜效应了。一个世纪前,阿尔伯特?爱因斯坦指出,前景天体的引力能弯曲和放大背景天体的光。位于我们和新发现星系中间的超级星系团,使这个遥远天体增亮了近15倍,让我们得以看到它。

基于哈勃和斯必泽的观测数据,天文学家认为当我们看到该遥远天体时,它还不到2亿岁。它又小又密,质量仅约银河系的1%。根据当前的主流宇宙理论,第一代原始星系本该是小型的,然后它们通过持续的合并、吸积,最终长大为当前的巨型星系。

前景超星系团MACS J1149+2223,它的z=0.544,相当于53亿光年。大图下载:14MB

这些第一代星系看来在宇宙再电离阶段扮演了主要角色,再电离意谓着宇宙黑暗时代的终结。宇宙大爆炸后约38万年,随着宇宙温度的降低,等离子体结合为原子(主要是电子和质子结合为氢原子),黑暗时代开始;其后约1~2亿年,随着第一代恒星和它们所在的第一代星系的形成,光明重新照亮了宇宙,黑暗时代终结。最早星系辐射中的紫外线,再次电离了弥漫宇宙的氢原子为电子和质子,此过程称为再电离。再电离后的等离子体,自此一直维持到现在。

报告合作者、NASA喷气推进实验室(JPL)研究员Leonidas Moustakas解说道:“本质上,随着再电离的进行,光在宇宙中变得畅通无阻。”JPL隶属于加利福利亚州帕萨迪纳市的加州理工学院。

天文学家计划使用哈勃和斯必泽的继任者——预计将于2018年发射的詹姆斯?韦伯空间望远镜(JWST),继续研究第一代恒星和星系的兴起以及再电离时代。新发现的遥远星系将可能成为主要观测目标。

哈勃太空望远镜(HST)是NASA和欧洲空间局(ESA)的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔市的NASA戈达德太空飞行中心,负责管理HST。位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科研所(STScI),管理、实施HST的科学操作,也是JWST的科学任务操作中心。STScI由NASA投资运营,并隶属于华盛顿特区的全美大学天文研究联合会(AURA)。


    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。如发现有害或侵权内容,请点击这里 或 拨打24小时举报电话:4000070609 与我们联系。

    猜你喜欢

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章
    喜欢该文的人也喜欢 更多