哈勃望远镜探测宇宙童年 发现最年轻星系

哈勃不是第一次采用“深场”视角看宇宙,即聚焦在宇宙一个小点,收集其来自远古时代的光。但在称为“前沿领域”的一项新的观测中,科学家使用红外线观察望远镜斯皮策空间望远镜及钱德拉X射线天文台另一个空间望远镜的数据补充了哈勃观测结果。

新的观测中研究了引力透镜效应(gravitational lens)现象,根据爱因斯坦的广义相对论,当背景光源发出的光在引力场(比如星系、星系团及黑洞)附近经过时,光线会像通过透镜一样发生弯曲。光线弯曲的程度主要取决于引力场的强弱。

照片中位于前景的阿贝尔2744星系团(Abell 2744、又称潘朵拉星系团)包含有数百个星系。这些星系有35亿光年远,就是说它的光需要35亿年才能到达哈勃。星系团引力场产生的透镜效应放大了其遥 远背景中的成千上万的星系,更遥远的背景星系中有些出现于120亿年前,大爆炸之后不久,发出的光来自星系形成的最初时代。阿贝尔2744的巨大引力场扭曲了空间,将更遥远的背景星系放大加亮。关于早期宇宙的新成果和图像于1月7日在美国天文学会年会上被公布。

观测发现宇宙童年时是一个粗野的聚会,小型不规则的滴状星系中急速产生大量大体积炽热超明亮的恒星,星系疯狂地冲击着所有空间,蓝色恒星还没有安定下来进行螺旋星系中。

哈勃揭示3000个背景星系与数百前景星系的交互作用。背景星系穿过前景星系时不仅显得更亮,而且还被拉伸及重复。由于引力透镜现象,背景星系被放大10到20倍。此外,这些高度放大的星体中最暗的星体,比任何先前观察到的星系都要暗10至20倍。如果没有引力透镜的加亮,许多背景星系将是不可见的。研究帮 助洞察星系的起源和演化及其伴随黑洞。

太空望远镜科学研究所天文学家洛茨(Jennifer Lotz)在新闻发布会上表示,“沿着这些星系团路径的光是弯曲的”。美国航空航天局从事哈勃望远镜研究的太空望远镜科学研究所发言人维拉德(Ray Villard)说,这就像看到了焰火表演的压轴戏,只是这里接近最开始。

宇宙的早期扩张被称为宇宙大爆炸(Big Bang),发生于137亿年前,在过去几年中来自太空望远镜的新数据使测量变得更加精确。理论家认为第一代恒星需要大约4亿年点亮,然后形成第一批星系。

哈勃望远镜无法看到那么深的时间和空间,但星系形成婴儿期探索是美国航空航天局的詹姆斯.韦伯(James Webb)太空望远镜的研究目标,预计在2018年发射。

参与新研究的科学家加州大学圣克鲁兹分校天文学教授伊林沃思(Garth Illingworth)说,宇宙早期经历了一个蓝色时期,因为恒星是蓝色的,就像我们在猎户星座看到的年轻炽热的恒星。在望远镜中,这些年轻星系看起来 是红色的,是因为它们的光已经发射了数十亿年,产生的红移现象(指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象)。伊林沃思说,“在现实中,如果你去那里,它们全是蓝色的。如果你能置身于年轻的宇宙 ,你会看到那些蓝色星系遍布周围,许多大如我们的月亮。但你不能站在地面观星,因为那里没有行星。在宇宙中的物质主要是氢气,和一点点氦气。几乎没有任何更大的原子。”

加州大学物理学和天文学系研究生阿拉维说,“那里比我们今天所看到的更加狂野得多,一切都拥挤在一起。这些星系相互碰撞,彼此合并的可能性很高。”

在数十亿年间恒星的形成加快了速度。但随后,约90亿年前,恒星的形成明显平静下来,恒星形成的速度减慢了。宇宙扩张形成了数十亿壮观的螺旋和椭圆星系。

据欧洲南方天文台(ESO)2011年报导,国际天文研究小组在观测星系团Abell 2744(潘朵拉星系团)时,发现其经历了复杂而剧烈的碰撞。它由至少4个星系团同时碰撞而成。复杂的碰撞已经使一些热气体、暗物质和可见星系发生了分离。撞击所产生的现象前所未见。科学家表示,“4个星系团每个都有上百万亿个太阳质量,正在以慢动作展示历经数亿年的碰撞。观察和分析这一碰撞最终将有助于我们了解这些庞大的结构如何形成,甚至暗物质本身的奥秘。”星系团是宇宙中有重力束缚的最大天体结构,因此是研究宇宙学的最佳工具。

大纪元记者沙莉编译报导

责任编辑:毕儒宗

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