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文章作者:管理一号 | 2019-08-13
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比来,国际演变史上的一个巨大年夜空白总算被地理学家填充上了。应用多台千里镜,他们欣喜地发清楚明了一个躲藏的大年夜型星系群。

国际从出生至今已有138亿的前史,而这些大年夜型星系在118亿年之前就现已存在了。这是地理学家们第一次证明,在国际生命周期的头20亿年时辰里有如此巨大年夜的星系群,它们的存在与超大年夜质量黑洞暗物质的分布密切相干。

新发明的陈腐星系的艺术假想图。| NAOJ

这是史无前例的发明,其数量之多与今朝对国际那段时代的演变模型相悖。然则,为何我们直到如今才发明如此的庞然大年夜物呢?这是由于,这些星系宣布的光极端渺小,连哈勃太空千里镜也对它们束手无策。研究人员将新的发明宣布在了比来的《天然》杂志上,它标明,或许有90%的大年夜型星系都被我们错过了。如许的定论无疑将激起很多的进一步研究。

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对地理学家来讲,要证明天空中某个极端渺小的光点实际上是一个悠远的星系绝非易事。他们需求应用一些技能,比方一种依附于星系宣布的光谱的技能。

我们知道,恒星会放出异常丰富的光,但构成恒星的氢气所接收的波长要短于紫外线波段的一些特定部分,是以构成了一个合营的截止(cutoff)光谱。在光线抵达不雅测者之前,光线会由于国际的收缩而被拉到更长的波长,然后构成红移。如许一来,截止光就会被推移到光谱中其他地位,比方被推到可见光波段或近红外光波段。经过寻觅这类特点,哈勃太空千里镜现已发清楚明了数百个在国际出生还不到20亿年时就放出光辉的星系。

不过,这项技巧存在一个成绩,它对更小、更年青的星系异常活络,然则对更大年夜、更老的星系却常常视而不见。其间一个缘由是,较大年夜的星系常常被尘土所覆盖,是以与较小的星系比较,它们反而加倍含混。

并且这些前期的、更大年夜、更老到的星系含有更多的超新星,超新星爆炸所发生发火的尘土会接收大年夜部分的紫外线,然后抹去这类光谱截止。可以或许说,前期的大年夜质量星系在可见光波段上对地球上的不雅测者来讲是不可见的。

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在新的研究中,他们找到了一种能将尘土这个夙敌变成盟友的办法,然后发明那些掉踪星系的踪迹。接收星光的尘土必定会升温并辐射出更长的红外波长,而这正是研究人员可以或许寻觅的陈迹。

他们将研究的范围束缚在哈勃千里镜曾以极高的活络度摄影过的三块小小的天空区域,然后应用斯皮策太空千里镜,在中红外波段对这些区域停止扫描。

斯皮策发清楚明了63个候选星系,这就是这些来自东京大年夜学的地理学家最早初步困惑这些星系存在的根据。

 

ALMA的部分天线阵列。| Kohno et al.

然则,斯皮策的缺点是它缺乏足够高的空间分辨率来对这些星系停止承认。是以,他们又转向了坐落智利北部戈壁中的ALMA(阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列千里镜)的66个天线阵列。他们认为,亚毫米波段是查询拜访前期国际尘土的最好波段,是以揣摸ALMA将会是不雅测这类天体的最幻想设备。

他们应用ALMA在较长的远红外光波下对每个候选星系停止了分析研究,终究证清楚明了39个候选星系。这些星系间隔我们太远,由于红移效应,它们所发生发火的莱曼发射线移出了哈勃千里镜的H波段。而与之前现已摄影的相片对比,也证清楚明了哈勃千里镜确切是看不到这些陈腐星系的,是以,他们将这些星系归类为“H-dropout”。

 

ALMA能看到的陈腐星系(右),而哈勃太空千里镜却没法看到(左)。| Wang et al.

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地理学家感兴趣于研究这39个星系如何有别于我们的银河系。从ALMA和其他千里镜聚集的数据来看,新发明的这些巨大年夜星系均匀约为1万亿个太阳质量。假设我们的太阳系身处如许一个星系中,那么我们在阴沉的夜晚仰望星空时,将会看到一些与银河系情势大年夜相径庭的器械。

起首,夜空会加倍绚丽,更大年夜的恒星密度意味着会有更多恒星离我们很近,它们在夜空中会更大年夜更亮。然则,很多的尘土又会招致那些悠远的恒星加倍含混、加倍不可见。是以映入我们眼皮的,很能够是远处巨大年夜的漆黑空间布景上点缀很多明亮的恒星。

所以,这些巨大年夜星系的发明意味着甚么?星系越大年夜,其间心的超大年夜质量黑洞也就越大年夜。所以,研究这些星系及其演变将能提醒更多关于超大年夜质量黑洞的演变机密。其他,巨大年夜的星系也与暗物质的分布密切相干,它们在描述星系的构造和分布上起侧重要感化。

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如许的不雅测后果向支流实际提议了应战。由于没人能想到国际前期竟可以或许如此高效地制造出这么巨大年夜的星系。很多地理学家认为,现有的对星系演变的建模仍必须依附于恒星构成的近似模型,这或许正是现有实际模型的成绩地点。

但由于这是初次发明如许的星系群,是以还需求更多的摸索我们才干认识到它们毕竟意味着甚么,将来或许还会有更多的欣喜。新的不雅测后果证清楚明了ALMA的力量,它们在远红外波段确切具有史无前例的空间分辨率。

1998年,地理学家曾用夏威夷的一个15米长的亚毫米波千里镜(詹姆斯克拉克麦克斯韦千里镜)发清楚明了一个前期星系。但由于分辨率太之低,他们花费了14年时辰才确认了这个光源。而如今,ALMA只需求不到2分钟的时辰便可以或许锁定每个新的星系,真的是异常高效了。

红外波段的地理不雅测行将带来一场新的地理学改革,如今,地理学家们现已初步翘首企盼,等待着像詹姆斯韦伯太空千里镜(JWST)如许的地理台将为我们提醒一个如何美好的国际。


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