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天文学家发现已知宇宙中最古老的星系

2012年11月19日15:35
来源:第一财经日报
最新发现的已知最古老星系MACS0647-JD (搜狐科学配图)


  谢莹/编译

  美国国家航空航天局(简称NASA)与欧洲航天局日前宣布,他们发现了距离地球133亿光年的迄今为止最遥远的星系。这个星系名为MACS0647-JD,其诞生距离宇宙大爆炸后仅4.2亿年,科学家相信他们看到了宇宙的最初形态。

  星系的发现归功于一个欧美联合项目——哈勃星系团透镜与超新星巡天(Cluster Lensing and Supernova survey with Hubble,CLASH),利用大量星团作为宇宙望远镜来放大它们背后的遥远星系,这种效应称为引力透镜效应。为了能看到星系,天文学家使用了哈勃太空望远镜、斯皮策空间望远镜和引力透镜效应,这一组合的效果使天文学家能够看到发出昏暗光线的星系,仅依靠地球上的望远镜是无法察觉的,但通过引力透镜能使远处物体的光线因巨大星系的重力发生弯曲,从而形成类似透镜的效应,使其变得可视。

  这个星系由哈勃上的17个滤波器观察,扫描从近紫外线到近红外线的波长,并由此发现该星系,它只在哈勃颜色最红的两个滤波器上出现。“MACS647-JD或者是一个颜色很红的物体,只闪烁着红色的波长;或者是距离地球相当遥远,它的光线已经向其他波长发生‘红移’,要不就是两者兼有。” CLASH项目成员科尔介绍说。“我们考虑了所有的可能性。”科尔与他的同事通过将哈勃望远镜和斯皮策空间望远镜与CLASH小组的观测数据进行对比,排除了红星、棕矮星、红色星系后,最终确定MACS0647-JD是目前观测到的最远星系。

  “虽然人们一直希望使用引力透镜效应的巨大威力发现一个遥远的星系,但这一最新的发现甚至已经超出了我对CLASH项目的期望。”荷兰莱顿大学的理查德·鲍温斯是这一研究发现的合著者。“这一领域的科学发现实在令人难以置信。”

  这一遥远的星系与银河相比是宇宙中一个极小的点,其宽度仅600光年不到,而银河则有15万光年。根据对周围邻近星系的观察,天文学家估计一个与它年龄相仿的典型星系的宽度应该在2000光年左右。

  研究人员认为MACS0647-JD在某些时候会与其他的星系相结合,成为一个更大的整体。“这个星系可能是星系众多建筑模块中的一个,”来自空间望远镜研究所的丹·科尔(Dan Coe)说,他也是CLASH项目的成员之一。“在接下来的13亿年间,它可能会与成千上万的其他星系和星系碎片发生合并。”

  天文学家们正在等待2018年推出全新的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope),他们希望能依靠其经过完善的能力更精确地测量出宇宙最古老的星系的距离和构成。

  CLASH小组会继续寻找更多宇宙早期的矮星系,如果能够发现大量早期的星系,那么它们会提供把笼罩着整个宇宙的氢雾燃烧掉的能量。这个过程称为二次电离(re-ionization)。二次电离最终能使宇宙变得透光。

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