宇宙诞生后20 亿年内,新发现39 个大质量远古星系

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过去哈勃太空望远镜看不清的早期宇宙世界,被其他天文台拨开了迷雾。日本东京大学团队最近从早期宇宙找出数十个新的大质量星系,它们在宇宙不到20 亿岁时就成形,打破目前的宇宙演化模型,或许能帮助天文学家找到理论缺失的环节。

宇宙诞生后20 亿年内,新发现39 个大质量远古星系

哈勃太空望远镜(HST)拥有史上最强视力,它带我们看到最遥远的宇宙光学影像,前阵子还发表了至今最完整、包含高达26 万个星系的深空照片“Hubble Legacy Field”。然而那片旷野依然藏着大量不为人知的秘密,天文学家怀疑黑暗之中还有什么东西存在,但哈勃望远镜无法照出它们,比如最近由日本东京大学团队发现的数十个超大质量星系。

对天文学家来说,要借哈勃望远镜证明宇宙中某个小小光点是遥远星系并非易事,因为它们的光往往被浓厚灰尘掩盖;此外,随着宇宙膨胀,光线在行走期间逐渐拉伸,从可见光波长拉成红外光波长,越遥远物体所发出的光红移效应越大。幸运的是,天文学家能精确测量红移量以计算出物体距离有多远,而哈勃望远镜探测波段包含可见光、紫外线和近红外线,也因此得以发现早期宇宙(大爆炸后20 亿年左右)数百个星系。

然而,这种技术有个很大问题:恒星爆炸的尘埃吸收了大部分紫外线,哈勃望远镜对短波长光较不敏感,无法在次毫米波长下描述遥远星系的种种特征,因此很容易对一些老星系视而不见。

于是,东京大学团队这一次不靠哈勃太空望远镜,改从史匹哲太空望远镜过去的红外数据锁定63 个已被发现、但还不清楚底细的对象,接着使用阿塔卡玛大型毫米波及次毫米波阵列(ALMA),分辨出其中有39 个为巨无霸星系,质量可达太阳1,000 亿倍,每年可形成1,000 个新生恒星。

▲哈勃望远镜看不见的远古大质量星系(左),可以被ALMA抓出来(右1~4)。(Source:东京大学)
▲哈勃望远镜看不见的远古大质量星系(左),可以被ALMA抓出来(右1~4)。(Source:东京大学)

可惜,ALMA 也很难针对这些庞大星系进行恒星种群、星系化学成分的光谱学研究,因此团队寄望未来即将发射升空的詹姆斯‧韦伯太空望远镜,帮天文学家收集这些古老巨大星系的精确构成与年龄。

在宇宙历史早期,大质量星系惊人的数量可能会挑战传统星系演化理论,研究这些星系能进一步理解超大质量黑洞如何演化,东京大学天文学教授Kotaro Kohno说,大质量星系与暗物质的分布密切相关,后者常影响星系的结构和分布。新论文发表在《自然》(Nature)期刊。

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作者: thinkou

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