首页 > 科普纵览 更多内容
[天之文]哈勃和斯必泽联手发现一个最早期的星系
资料来源:天之文 作者:gohomeman1译

摘要:科学家发现了一个迄今最遥远的星系,此发现清晰展示了将持续多年的前沿场项目的前景。该项目借助宇宙中天然的放大镜——前景星系团的引力透镜效应,大大增强极遥远背景星系的光度。

2014.2.7:由西班牙加纳利天文研究所(IAC)和拉古纳大学(ULL)领导的国际天文学团队刚刚报道了他们在(科学)前沿场项目中,对Abell 2744星系团观测数据的首个分析结果:他们发现了一个迄今最遥远的星系,此发现清晰展示了将持续多年的前沿场项目的前景。该项目借助宇宙中天然的放大镜——前景星系团的引力透镜效应,大大增强极遥远背景星系的光度。通过组合哈勃和斯必泽的数据,天体物理学家能够更好地确定这个早期星系的性质,明显超过以前研究过的同时期的此类样本。这个编号Abell 2744_Y1的星系,仅有银河系的1/30直径,但其产生恒星的速率至少是银河系的10倍。从地球上看去,这个星系存在于宇宙大爆炸后仅6.5亿年的时代,研究者介绍说,这是回溯到如此早期时代看到的最亮星系之一;本研究给早期宇宙中星系的性质和密度添加了新的限制。研究报告已经发表在《天文学和天体物理学通讯》期刊上。

在哈勃前沿场的Abell 2744图像边缘发现的超年轻星系。版权:NASA,ESA,STScI;研究者团队,下同。本文译自 http://www.iac.es/ 相关信息。

由IAC和ULL领导的国际天文学团队刚刚完成了他们在(科学)前沿场项目中,对Abell 2744星系团的观测数据的首次分析。该项目是由哈勃太空望远镜(HST)和斯必泽红外(Spitzer)空间望远镜共同实施、将持续多年的科学观测项目。分析的第一个结果是发现了一个迄今最遥远的星系,此发现清晰展示了哈勃前沿场项目的潜力。研究报告已经发表在《天文学和天体物理学通讯》期刊上。

除了IAC和ULL外,研究团队成员还来自法国天体物理和行星科学研究所、里昂(Lyon)天体物理研究中心;瑞士日内瓦(Geneva)大学、洛桑(Lausanne)联邦理工学院(EPFL);美国亚利桑那(Arizona)大学。

感谢高分辨率的哈勃可见光、近红外图像和斯必泽的红外数据,天体物理学家能够更好地确定这个早期星系的性质,明显超过以前研究过的同时期的此类样本。这个编号Abell 2744_Y1的星系,仅有银河系的1/30直径,但其产生恒星的速率至少是银河系的10倍。这个星系存在于宇宙大爆炸后仅6.5亿年的时代,它发出的光经过130多亿年才到达地球的望远镜,也成为如此早期时代看到的最亮星系之一。从天文学上说,离我们越远的天体,光需要越多的时间抵达我们这里。因此前沿场项目扩展了天文学家的观测极限。本研究给早期宇宙中星系的性质和密度添加了新的限制。

上个月在美国华盛顿特区召开的全美天文学大会上,太空望远镜科研所(STScI)公布了它接下来三年的旗舰项目——哈勃前沿场项目(Hubble Frontier Fields)。按照该项目的规划,美国宇航局(NASA)的三个最强大的空间望远镜——哈勃、斯必泽和钱德拉(Chandra)X线空间望远镜将通力协作,投入大量的时间观测6个超级星系团,它们的强大引力将作为天然的放大镜聚集遥远的背景星系的光,增加我们观测到宇宙边缘的暗淡星系的机会。天文学家将首次得以研究宇宙诞生十亿年间暗淡的小星系。

哈勃拍摄的Abell 2744星系团

第一个长时间曝光的星系团Abell 2744于上个月获得数据,是迄今单个星系团的最深度曝光图像,堪比此前对天空中空白区进行深度曝光的哈勃超级深空场。所有的前沿场项目的星系团目标都经过仔细挑选,是本研究中最合适的目标。

感谢星系团的引力透镜效应,背景星系的图像大幅增强、变大。该效应相当于使哈勃的镜面变大了数百倍。

精于极遥远星系研究的IAC的博士后尼古拉斯•拉波特(Nicolas Laporte),对哈勃的高分辨率图像深表欢迎:“我们预期能在靠近星系团核心的区域发现非常遥远的星系,因为此处的光放大程度最多。但是,这次发现的星系很接近哈勃图像的边缘,此处的引力增强效应并不大。我们真幸运,能在并不大的哈勃视场中发现它。在由瑞士洛桑联邦理工学院的Hakim Atek领导的相关研究中,分析了更多的星系,但没有一个星系比Abell 2744_Y1更远。”

斯必泽红外望远镜对星系团也实施了观测,分析它的观测数据能够判断Abell 2744_Y1星系的性质。此前哈勃的观测数据已经很好地估算了该星系的距离,IAC的博士后研究生Alina Streblyanska 评估了哈勃数据与斯必泽数据的组合分析:“它们都显示,Abell 2744_Y1星系不但含有恒星,还有大量的气体。”

ULL教授兼IAC研究组领导Ismael Pérez-Fournon,去年他的团队借助赫歇尔(Herschel)红外空间望远镜,发现了早期宇宙中的一个超级产星工厂——HFLS3星系。他比较了两者:“HFLS3在远红外区域能力超群,它处于宇宙大爆炸后约8.8亿年的时代。而Abell 2744_Y1是个小星系,质量更小、更遥远,显然更难代表早期宇宙的情况。就了解星系形成和演化而言,所有的星系种类都同样重要。”

PDF插图,Abell2744_Y1各个波段的图像。它很可能是电离氧的[OⅢ]和电离氢H-β线(都在蓝光区域)在经8倍红移后产生的。

为了与哈勃观测相协调,斯必泽和钱德拉望远镜都对前沿场的星系团目标进行了超深度曝光。从2013年末开始,哈勃和斯必泽对第一个目标(Abell 2744)的观测数据已经向整个科学界公开。

虽然哈勃、斯必泽、钱德拉的前沿场项目观测尚处于早期阶段,但新项目已经显示了在研究第一代发光天体方面的特殊潜能。像其他的哈勃深空场项目一样,全球的地基和空间望远镜都可以加入前沿场的观测项目中。预期我们将为未来的观测研究留下空前巨大的科学遗产数据,比如当前的加纳利巨型望远镜(GTC),以及未来的詹姆斯•韦伯太空望远镜,以及像E-ELT这样的巨型望远镜等。

译注:哈勃深空场、超级深空场拍摄的天区是挑选过的天空中恒星最稀疏的区域,位于天炉座。对遥远星系而言,红移越大,距离越远。这些距离用红移表示,比直接表示为多少亿光年更方便,因为后者需要说明这个距离是如何定义的(由于宇宙膨胀,我们要说明100亿光年是按什么时候计算的,这点要说清很麻烦)。

  更多相关内容,请点击访问:天之文