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天文学家发现了巨大的古代星系 可以揭示暗物质

IT资讯 2019-08-08 10:59:06

天文学家利用世界各地和太空中多个天文观测台的综合能力,发现了以前不为人知的古代大质量星系的宝库。这是同类型中的第一个多重发现,而且这种类型的星系的丰富无视当前的宇宙模型。这些星系也与超大质量黑洞和暗物质的分布密切相关。

哈勃太空望远镜为以前看不见的宇宙提供了前所未有的通道,但即使它对宇宙谜题的一些最基本的部分也是盲目的。东京大学天文学研究所的天文学家想要观察他们长期怀疑在那里的物体,但哈勃无法透露这些物体。新一代的天文观测台终于揭示了他们所寻求的东西。

“这是宇宙中137亿年生命的前20亿年中第一次确认如此庞大的大质量星系。这些以前是我们看不到的,”研究员王涛说。“这一发现违背了宇宙演化时期的当前模型,并将有助于增加一些细节,这些细节到目前为止一直缺失。”

但是,如果一个像银河系一样大的东西一开始就看不见了?

“来自这些星系的光非常微弱,我们眼睛看不到长波长,哈勃望远镜无法察觉,”Kotaro Kohno教授解释道。“所以我们转向阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA),这是观看这类事物的理想选择。我对这个设施有着悠久的历史,因此知道它会产生良好的效果。”

构成ALMA的66个射电望远镜天线中的一些。图片来源:(c)2019年Kohno等。

尽管这些星系是他们时代中最大的,但它们的光不仅微弱,而且由于它们的巨大距离而被拉伸。当宇宙膨胀时,穿过的光变得拉伸,因此可见光变得更长,最终变成红外线。拉伸量允许天文学家计算出物体的距离,这也揭示了光从物体发射的时间。

“很难让我们的同行相信这些星系与我们怀疑它们一样古老。我们最初对它们存在的怀疑来自斯皮策太空望远镜的红外数据,”王说。“但ALMA的眼睛很敏锐,并且能够显示亚毫米波长的细节,这是探测早期宇宙中存在的尘埃的最佳波长。即便如此,它还是从智利的富有想象力的超大望远镜中获取了更多数据来证明我们看到的是古代以前从未见过的大规模星系。“

这些星系看起来如此微弱的另一个原因是因为即使在现今,更大的星系往往被灰尘覆盖,这使得它们比它们较小的星系兄弟姐妹更加模糊。

那些大质量星系的发现意味着什么呢?

“星系越大,超大质量黑洞就越大。因此对这些星系及其演化的研究将告诉我们更多关于超大质量黑洞的演化,”Kohno说。“大质量星系也与隐形暗物质的分布密切相关。这对于塑造星系的结构和分布起着重要作用。理论研究者现在需要更新他们的理论。”

Kotaro Kohno教授。图片来源:(c)2019年Rohan Mehra--战略公共关系部

天文学家也对这39个星系与我们自己的星系有何不同感兴趣。如果我们的太阳系在其中一个内部并且您在晴朗的夜晚仰望天空,您会看到与熟悉的银河系图案完全不同的东西。

“首先,夜空将更加雄伟壮观。恒星的密度越大,意味着越来越多的恒星会越来越亮,”王说。“但相反,大量的尘埃意味着遥远的恒星远不那么明显,所以这些明亮的近星的背景可能是一个巨大的黑暗空间。”

由于这是第一次发现这样一群星系,他们研究的影响现在才刚刚实现。可能会有许多惊喜未来。

“这些庞大的星系在光学波长中是不可见的,因此很难进行光谱学研究,这是一种研究恒星种群和星系化学成分的方法.ALMA并不擅长这一点,我们还需要更多东西,”Wang总结道。“我渴望即将到来的天文台,如太空詹姆斯韦伯太空望远镜,向我们展示这些原始野兽的真正构成。”

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