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哈勃望遠鏡探測宇宙童年 發現最年輕星系

哈勃太空望遠鏡拍下有史以來最深的星系團照片,大質量星系團Abell 2744。它顯示出太空中科學家發現的最微弱和最年輕的星系。(Image Credit: NASA/ESA)

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【大紀元2014年01月09日訊】(大紀元記者沙莉編譯報導)NASA網報導,哈勃太空望遠鏡拍下有史以來最深的星系團照片,大質量星系團Abell 2744。它顯示出太空中科學家發現的最微弱和最年輕的星系。

哈勃不是第一次採用「深場」視角看宇宙,即聚焦在宇宙一個小點,收集其來自遠古時代的光。但在稱為「前沿領域」的一項新的觀測中,科學家使用紅外線觀察望遠鏡斯皮策空間望遠鏡及錢德拉X射線天文臺另一個空間望遠鏡的數據補充了哈勃觀測結果。

新的觀測中研究了引力透鏡效應(gravitational lens)現象,根據愛因斯坦的廣義相對論,當背景光源發出的光在引力場(比如星系、星系團及黑洞)附近經過時,光線會像通過透鏡一樣發生彎曲。光線彎曲的程度主要取決於引力場的強弱。

照片中位於前景的阿貝爾2744星系團(Abell 2744、又稱潘朵拉星系團)包含有數百個星系。這些星系有35億光年遠,就是說它的光需要35億年才能到達哈勃。星系團引力場產生的透鏡效應放大了其遙遠背景中的成千上萬的星系,更遙遠的背景星系中有些出現於120億年前,大爆炸之後不久,發出的光來自星系形成的最初時代。阿貝爾2744的巨大引力場扭曲了空間,將更遙遠的背景星系放大加亮。關於早期宇宙的新成果和圖像於1月7日在美國天文學會年會上被公佈。

觀測發現宇宙童年時是一個粗野的聚會,小型不規則的滴狀星系中急速產生大量大體積熾熱超明亮的恆星,星系瘋狂地衝擊著所有空間,藍色恆星還沒有安定下來進行螺旋星系中。

哈勃揭示3000個背景星系與數百前景星系的交互作用。背景星系穿過前景星系時不僅顯得更亮,而且還被拉伸及重複。由於引力透鏡現象,背景星系被放大10到20倍。此外,這些高度放大的星體中最暗的星體,比任何先前觀察到的星系都要暗10至20倍。如果沒有引力透鏡的加亮,許多背景星系將是不可見的。研究幫助洞察星系的起源和演化及其伴隨黑洞。

太空望遠鏡科學研究所天文學家洛茨(Jennifer Lotz)在新聞發佈會上表示,「沿著這些星系團路徑的光是彎曲的」。美國航空航天局從事哈勃望遠鏡研究的太空望遠鏡科學研究所發言人維拉德(Ray Villard)說,這就像看到了焰火表演的壓軸戲,只是這裡接近最開始。

宇宙的早期擴張被稱為宇宙大爆炸(Big Bang),發生於137億年前,在過去幾年中來自太空望遠鏡的新數據使測量變得更加精確。理論家認為第一代恆星需要大約4億年點亮,然後形成第一批星系。

哈勃望遠鏡無法看到那麼深的時間和空間,但星系形成嬰兒期探索是美國航空航天局的詹姆斯.韋伯(James Webb)太空望遠鏡的研究目標,預計在2018年發射。

參與新研究的科學家加州大學聖克魯茲分校天文學教授伊林沃思(Garth Illingworth)說,宇宙早期經歷了一個藍色時期,因為恆星是藍色的,就像我們在獵戶星座看到的年輕熾熱的恆星。在望遠鏡中,這些年輕星系看起來是紅色的,是因為它們的光已經發射了數十億年,產生的紅移現象(指物體的電磁輻射由於某種原因波長增加的現象)。伊林沃思說,「在現實中,如果你去那裏,它們全是藍色的。如果你能置身於年輕的宇宙 ,你會看到那些藍色星系遍佈周圍,許多大如我們的月亮。但你不能站在地面觀星,因為那裏沒有行星。在宇宙中的物質主要是氫氣,和一點點氦氣。幾乎沒有任何更大的原子。」

加州大學​​物理學和天文學系研究生阿拉維說,「那裏比我們今天所看到的更加狂野得多,一切都擁擠在一起。這些星系相互碰撞,彼此合併的可能性很高。」

在數十億年間恆星的形成加快了速度。但隨後,約90億年前,恆星的形成明顯平靜下來,恆星形成的速度減慢了。宇宙擴張形成了數十億壯觀的螺旋和橢圓星系。

據歐洲南方天文臺(ESO)2011年報導,國際天文研究小組在觀測星系團Abell 2744(潘朵拉星系團)時,發現其經歷了複雜而劇烈的碰撞。它由至少4個星系團同時碰撞而成。複雜的碰撞已經使一些熱氣體、暗物質和可見星系發生了分離。撞擊所產生的現象前所未見。科學家表示,「4個星系團每個都有上百萬億個太陽質量,正在以慢動作展示歷經數億年的碰撞。觀察和分析這一碰撞最終將有助於我們瞭解這些龐大的結構如何形成,甚至暗物質本身的奧秘。」星系團是宇宙中有重力束縛的最大天體結構,因此是研究宇宙學的最佳工具。

(責任編輯:畢儒宗)

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2014-01-09 6:10 PM
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