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最古老的尘埃星系,有多老,有多远?

文章标签:星系尘埃有多天文学家有多远   文章来源:中国传统文化   发布时间:2020-03-25 17:52:23

简介:天文学家通过阿塔卡玛大型毫米波阵列(ALMA)观测到一个距地球130亿光年的尘埃星系,被命名为MAMBO-9,该星系于大爆炸后9.7亿年形成,是能以无障碍方式而无需引力透镜直接观察到的最遥远的尘埃星系。ALMA将继续用于寻找类似星系。

最古老的尘埃星系,有多老,有多远?

图源:wjbaike

天文学家发现了一个异常遥远的恒星形成星系,它的光花了130亿年才到达地球。然而,也许最令人难以置信的是,这个星系是无需引力透镜直接被观测到的。

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图解:由于时空在大质量天体附近会发生畸变,使得光线经过大质量天体附近时发生弯曲。如果在观测者到光源的直线上有一个大质量的天体,则观测者会看到由于光线弯曲而形成的一个或多个像,这种现象称之为引力透镜现象。图源:wjbaike

这个星系被命名为MAMBO-9。实际上,通过安装在西班牙的30米望远镜上的Max-Planck毫米辐射热测定器(MAMBO),这个星系10年前就被探测到了。当时,天文学家无法识别这个星系与地球的距离,因为它的光度低得令人难以置信。天文学家们知道它很远,只是不知道有多远。

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但是现在,多亏了位于智利安第斯山脉的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列(ALMA),他们知道了这个星系与地球的距离。发表在《天体物理学杂志》上的一项新研究将MAMBO-9定位在距离地球130亿光年的地方——鉴于宇宙本身才有138亿年的历史,这是一项引人注目的观测结果。MAMBO-9于大爆炸后仅仅9.7亿年就形成了。因此,这个古老的星系就像一道时光门,让天文学家们得以看到宇宙在最初的形成阶段时的真实面貌。

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包括在大爆炸后仅7.8亿年就形成了的SPT0311-58星系在内,更古老的星系以前也被发现过。然而,MAMBO-9的特别之处在于,它是无需引力透镜、用望远镜直接观测到的最遥远的、也是最古老的尘埃星系。(引力透镜:一种放大效果,前景星系的引力使其背后的光发生扭曲。)

得克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家、这项新调查的主要作者凯特琳·凯西在一份新闻稿中说:“我们在一项新的阿塔卡玛大型毫米波阵列调查中发现了这个星系,该调查专门用来识别在宇宙早期形成恒星的尘埃星系。这次观测的特别之处在于,这是我们能以无障碍方式所见过的最遥远的尘埃星系。”

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凯西所说的“尘埃星系”指的是充满尘埃、形成恒星的大型星系。这些类型的星系每年可以产生相当于数千个太阳质量的恒星,其中一个太阳质量相当于我们太阳的重量。相比之下,银河系每年产生大约相当于三个太阳质量的恒星。这些巨大的恒星工厂大多是在宇宙达到一定程度的成熟很久以后才形成的,但也有一些被观测到是在大爆炸后不到10亿年就形成了,这包括了前面提到的SPT0311-58。考虑到它们出现的时间是如此地早,尘埃星系很可能在早期宇宙的发展中扮演着重要的角色。

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图源:wjbaike

凯西和她的同事们还测量了MAMBO-9中的气体和尘埃的总质量。这个原始星系包含的气体和尘埃的质量是银河系中所有星体质量的10倍——可谓是非常巨大了。这样的评论非常巧妙,因为这意味着从我们的角度来看,大约130亿年前, MAMBO-9绝大多数尚未产生的恒星注定是会产生的(它很可能会产生这些星体,但我们永远不会有机会看到它们,除非我们能在接下来的40亿到60亿年或更长时间观察MAMBO-9)。

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图源:wjbaike

天文学家探测到银河系两个可识别的部分,一个大的部分和一个小的部分,它们正在合并的过程中。

美国国家宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)平流层红外天文观测站(SOFIA)的高级科学家、天文学家罗伯特·明钦(Robert Minchin)在给天文在线的一封电子邮件中说,这篇新论文“看起来很有趣”。

罗伯特·明钦没有参与这项新研究,但他说:“与引力透镜星系不同,我们对MAMBO-9看法没有扭曲。阿塔卡玛大型毫米波阵列(ALMA)已经能够观测到在合并过程中,很有可能会引发星群爆炸的星系对的来源。我们基本上是看到一个正在形成的星系。”

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如前所述,MAMBO-9在十年前就被编入了目录,但直到现在天文学家才能够确定它与地球的距离。

明钦还说:“有很多同样有趣的光源已经被编入了目录,但还没有被证实。不幸的是,证实这些光源需要花大量时间去进行高要求的天文望远镜观察。”

凯西和她的同事们希望,以后可以利用阿塔卡玛大型毫米波阵列(ALMA)来寻找同样古老和遥远的星系,从而了解这些星系在当时是多么普遍,并弄清楚它们是如何在大爆炸后这么短时间内获得如此多的气体和尘埃。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

FY: 柯乌盎

作者: George Dvorsky

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