最新射电望远镜(ALMA)观测星爆星系
2014-12-11 13:04:29   来源:化石网   评论:0 点击:

据国外媒体报道,当前世界上最大的陆基天文台阿塔卡玛毫米波望远镜阵已经拍摄到早期宇宙中存在的怪物级星爆星系。此类星系拥有惊人的恒星形成速率,酷似一种爆发式的增加,星系中聚集了大量的低温气体,其亮度

    据国外媒体报道,当前世界上最大的陆基天文台阿塔卡玛毫米波望远镜阵已经拍摄到早期宇宙中存在的“怪物”级星爆星系。此类星系拥有惊人的恒星形成速率,酷似一种爆发式的增加,星系中聚集了大量的低温气体,其亮度也陡然增加,在早期宇宙环境中短时间内可形成数万颗恒星,演化速度非常快,根据美国亚利桑那大学科学家的最新观测,这个数字要大于之前的估计。本项研究成果发表在3月14日的《自然》期刊和《天体物理学》期刊上。

 

 

哈勃望远镜、ALMA望远镜阵以及南极望远镜联合观测的遥远星系

 

 

ALMA望远镜阵使用引力透镜观测的工作原理,从某种程度上看,该望远镜如同一台时间机器,观测到了过去发生的事件

 

    哈勃望远镜与阿塔卡玛毫米波望远镜阵的数据相结合后,科学家在引力透镜的基础上,建立起遥远背景星系的图像,背景星系还被扭曲成一个爱因斯坦环。阿塔卡玛毫米波望远镜阵目前刚落成,为目前世界上最大的陆基天文台,由66座大型碟形天线组成,坐落在智利干旱的高原沙漠中。该望远镜阵运行后,科学家立即发现了处于百亿年前的星爆星系,恒星诞生的速度极快,狭小的空间内聚集了大量的星际气体和尘埃,恒星诞生的速度是银河系这类螺旋星系的数百倍,为天文学家观测年轻宇宙的繁忙时期提供了平台。

 


    图2中是艺术家修改的南极望远镜的观测图像,数据基于ALMA和哈勃望远镜,蓝色的部分为遥远宇宙中的大质量星系,由哈勃望远镜观测,而ALMA望远镜阵绘制出亚毫米波段的图像,即酷似环状的红色部分。尽管这些星系是宇宙中最亮的天体之一,但是我们却很难在望远镜中观测到它们,比如工作在可见光波段上哈勃望远镜。来自斯图尔德天文台助理教授丹·马龙认为之所以难以进行观测,是因为其周围通常围绕着厚厚的尘埃云,当使用ALMA望远镜阵后就可以观测尘埃团背后的景象,这些星爆星系都是银河系之外最亮数个天体之一。

 


    国际研究小组使用美国国家科学基金会的10米径南极望远镜也发现了这些位于早期宇宙中的神秘星爆星系,然后通过ALMA望远镜阵对其进行放大研究,他们惊讶地发现,这些恒星的诞生平均时间大约在120亿年前,是宇宙刚刚诞生后的20亿年左右,比原先估计的30亿年前早了10亿年。这些两个星系也是目前见过的最遥远星爆星系之一,如果遥远的时空换算成真实的宇宙年龄即大爆炸发生后的10亿年,科学家在此之前并没在早期宇宙中见过如此激烈的恒星形成景象,更重要的是,科学家还在星系光谱中发现了水分子信号。

 


    图1中显示的为引力透镜的工作原理,前景星系团强大引力将背景星系的光线扭曲和放大,这样我们就可以看到更加遥远的宇宙天体,科学家计算后发现,存在恒星爆发式增长的星系亮度是太阳的40万亿倍,引力透镜的效果使得图像被放大了22倍。ALMA望远镜阵所观测到的26个星系都位于三毫米的波长上,并且发现了一氧化碳气体,该物质也是宇宙中第二丰富的分子,星系中的恒星形成都依赖这些气体的参与。由于宇宙膨胀,特定波长的光信号抵达地球时已经被拉长,通过测量被拉伸的波长,可以计算出光走过的路程,其尽头就是每个星系的诞生起点。

 


    ALMA望远镜阵具有非常高的灵敏度,原先需要几个小时甚至是几个晚上的观测只需要数分钟。目前科学家只使用了66座望远镜中的16座天线,该天文台目前仍然没有全面竣工,位于智利5000米高原上分布项目还处于施工状态,当全部完成后,ALMA望远镜阵将更加灵敏,能够观测到更加昏暗的星系。

 


    将来,科学家计划使用ALMA望远镜阵和哈勃望远镜、南极天文台共同构建起寻找早期宇宙星系的观测网,通过哈勃的可见光寻找引力透镜,将遥远星系图像放大,再用毫米波寻找其背后隐藏的现象,揭开早期宇宙恒星形成的奥秘。

 

腾讯科学(Everett/编译)2013-03-15

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