NASA空间望远镜发现早期宇宙中最暗星系的放大图像

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2016-02-06 19:25:39 | 作者:gohomeman1 译 | 来源:哈勃官网 | 浏览:3439次 ]

原文标题:NASA Space Telescopes See Magnified Image of the Faintest Galaxy from the Early Universe

原文作者:Leopoldo Infante;Whitney Clavin,Ray Villard

来自:哈勃官网; 发表时间:2015.12.3

翻译:gohomeman1  审校:数星星的猫(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2015.12.3:对天文学家而言,搜寻存在于非常非常早期的遥远的星系,就好像在海上钓鱼一般。迄今为止,还只钓到“大鱼”:138亿年前宇宙大爆炸后仅仅数亿年就存在的最明亮星系。现在,借助哈勃望远镜和斯皮策红外空间望远镜,天文学家开始钓到“小鱼”:宇宙大爆炸4亿年后就存在的、非常致密的暗淡星系。因为海中小鱼的数量远远多于大鱼,新发现证明潜在的看不见暗淡星系必定很普遍。哈勃的升级继任者——詹姆斯·韦伯红外空间望远镜,将有能力对它们巡天调研。但现在利用太空中的天然放大镜,哈勃能够为此做些先驱工作。

MACS J0416.1-2403星系团及其放大的超远星系。大图:3.4MB,版权:NASA,ESA;研究者团队,下同。

本图由哈勃高级巡天相机(ACS)的广域通道(WFC3)和第三代广域相机(WFC3)的近红外通道(IR)拍摄的图像组合而成,伪彩配色。其中ACS,435纳米(nm)的蓝光、606nm的红光,配色蓝;814nm的近红外光、1.05微米的近红外光,绿;WFC3,1.25、1.40、1.60微米的近红外光,红。星系团位于波江座,离地球约40亿光年(红移z=0.396),天球坐标:赤经04时16分09.90秒,赤纬-24°03′58.00″。大图中可以看到星系团产生了大量的蓝色/彩色光弧,这都是遥远天体的像。

借助美国宇航局(NASA)的哈勃太空望远镜和斯皮策(Spitzer)红外空间望远镜的携手合作,天文学家发现了早期宇宙中迄今最暗淡的天体。138亿年前宇宙大爆炸后仅4亿年,它就出现了。

团队昵称该天体为“Tanya”,在南美安第斯山脉的Altiplano高原地区土语中,该词的意思是“头胎”(从下面首席作者来自何处就可知道为何这么取名了,译注)。

红移约为10.1的超遥远星系,对应下面PDF中8958#星系。图像已经放大到一个个像素点了。

虽然哈勃和斯皮策已经发现了更早的、破纪录的星系,但是这次发现的却是暗淡的小星系,它代表了新生星系,此前几乎未被发现过。这些暗淡的星系很可能在早期宇宙中更具代表性,并为第一代星系的形成和演化提供新视角。

研究报告首席作者、智利天主教大学天文学家Leopoldo Infante解说:“感谢这个发现,我们团队得以首次研究宇宙大爆炸后不久的极暗淡天体的性质。” 该天体是最新发现的22个婴儿星系之一,这些古老天体几乎位于我们可观测宇宙的视界边缘。本研究大幅度增加了已知最遥远星系的数量。

团队研究报告发表在2015.12.3出版的《天体物理学报》期刊上。

新发现的星系大小与银河系的著名伴星系——大麦哲伦星系(LMC)相当,但正在急速生产恒星,比LMC快10倍。它可能是正在成长的星系核,未来会演化为全尺寸的星系(像银河系这样尺度,译注)。

超遥远星系候选者的定位,右图是去掉了前景星系团后的图像。大图:3.4MB。整个星系团的大图:47.5MB

感谢太空中的天然放大镜,让我们要得以看到如此小而暗的星系。作为哈勃科学前沿场项目的一部分,哈勃观测了离我们约40亿光年的超星系团MACS J0416.1-2403,它的质量约为一千万亿个太阳(银河系大约为4千亿个太阳质量,译注)。如此庞大的质量强力弯曲、放大其背后更遥远天体的光,就像照相机的镜头一样,超大质量星系团的引力大约使背景星系变亮了20倍。此现象称为引力透镜,是阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在其著名的广义相对论中提出的。

对比了哈勃和斯皮策在不同波段拍摄的图像后,天文学家估算了其距离。宇宙膨胀使得遥远天体的光向红端移动,距离越远,红移越大。虽然星系中绝大多数新生恒星是蓝白色的(这些恒星主要发射紫外线,特别是氢的莱曼系,译注),但它们的光抵达哈勃和斯皮策望远镜时,已经移动到红外波段。而漫漫长途中星系际冷氢气的吸收,使得星系看起来更红。

本发现意味着,极早期宇宙中富含星系目标,等着即将发射的詹姆斯·韦伯红外空间望远镜(JWST)去发现。天文学家预期JWST将让我们看到更多大爆炸后不久刚诞生的胚胎星系。

关于哈勃对星系团的观测,详见:http://www.astron.ac.cn/bencandy-3-11206-1.htm

PDF插图,哈勃和斯皮策在各个光学、红外波段对候选星系的观测之一,斯皮策的分辨率远低于哈勃。准确的说,是对同一个小天区不同波段的图像对比,这些星系的红移确定不是通过光谱测量获得,而是比较各个波段的光度。近邻的暗淡星系,理应在蓝光波段也可看到,只有超遥远星系,才只能在近红外、红外波段看到。8364#星系红移约为9.23,是典型案例。

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