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先进的科技,让我们探索,宇宙的第一束光

你可能觉得,星系这么大,被忽略掉的可能性很小。但是天文学家发现了一整群在百万光年外的星系。39个巨大的星系,直到现在仍不可见,它们正在改变我们对于早起宇宙的认识。

东京大学的天文学家Tao Wang表示:“这是2019年第一次证实在宇宙1.37亿年的生命中前2百万年内存在如此大的星系群。在我们之前是看不见这些的。”

“这些发现与当下宇宙进化时期的模型相违背,这能为其增添一些在此之前都被遗漏的细节。”

宇宙大约有1.38亿年的历史,这意味着至少从理论上来说,我们可以回溯历史去看看当时第一束光最开始照亮世界的样子。

例如一束光从1千万光年外的地方照过来,花了1千万年的时间穿越宇宙与我们相遇;所以当我们看到从那么远到而来的它们,看到的是它们1千万年前的样子。

实际上很难发生,光传播的越远,它到达我们这的时候就越弱。想象一下在十米和一百米的距离观察一个火炬。在百米的距离下火炬的光芒变得又小又微弱。在一千米的距离,你甚至不能用裸眼看见它。

随着宇宙的膨胀,当光在光¥空间中传播时,它的波长会被拉伸,使其光谱向红光移动,这就叫做红移。物体离我们越远,我们和物体之间的空间就越大,从而加重了红移。当哈勃望远镜前所未有的深入观察场深类型的图像时,它捕捉到了更广泛的光谱,从紫外到近红外,得到了一些我们从未见过的最远的星系。

但是这些被发现的星系有个额外的难点。王在《科学警报》中表示:“我们在中红外和亚毫米波段(介于远红外和微波之间)探测到这些星系,它们在紫外线到近红外线的照射下非常黑暗,因为含有大量的灰尘,可以吸收短波长的光线。”

图解:哈勃深场图像(左)和亚毫米波alma观测(右)。(?2019 Wang等人)

在这些波长下,很难对这些星系有准确的描述。例如,光谱学是一种基于电磁辐射光谱来确定恒星特性的技术,很难在波长范围如此有限的情况下使用。

然而,研究人员仍然能够确定这些星系是实心的,它们的空间密度比极端的星暴星系高两个数量级(空间密度是一个星系占据的空间中包含的空间物质——恒星、行星等等;有些星系比其他星系压的更实)。

这些古老而巨大的星系也在以今天银河系100倍的速度形成新的恒星。

星系越大,其核心的超大质量黑洞就越大。今年早些时候的一项研究表明,这些黑洞在早期宇宙中比我们之前认为的更普遍存在,刷新了我们对黑洞形成速度的认知。

被发现的星系是另一个谜。

“在目前模拟的模型中,并未意料到这些大量的大质量和尘埃星系的存在,这表明宇宙在早期能比我们想象的更有效地形成大质量系统。”王在《科学警报》中讲到。“这给理论学家和建模者带来了新的挑战。”

它们还帮助天文学家解决了另一个困扰他们已久问题:大量低红移的大质量星系。先前对早期宇宙的研究并没有发现足够的星系来解释后来出现的巨大星系的形成。

根据他们的研究结果,研究小组估计,在我们还没有探测到的较低质量的高红移星系中,可能有更多——大约每平方单位530个。(从地球上看,满月的直径为半个单位。)

王说:“这些被发现的大质量星系的大量密度有助于解决这种局面。”

研究小组计划利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列进行更多的观测,试图获得有关39个星系红移的更详细信息,以及它们的恒星形成速度和尘埃含量。

但是对这些星系的光谱分析可能要等到哈勃的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜2021年发射之后才能完成。

王说:“我很期待即将到来的像詹姆斯·韦伯太空望远镜这样的天文台,向我们展示这些原始星系到底是由什么构成的。”

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. MICHELLE STARR- Rylynn

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