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宇宙印象 深度科普栏目第495期 近日,马克斯·普朗克射电天文学研究所的天文学家Maria Strandet和Axel Weiss利用SPT的观测数据来检测早期宇宙的一系列尘埃星系发现了可能是宇宙边缘的天体系统。科学家用波长约1毫米的光,比如毫米波望远镜如SPT,APEX或ALMA来观测宇宙。在该波段下,尘埃热辐射产生光子,使用这种长波长的优点是,对于大范围红移(回溯时间),星系因距离增加而变得暗淡可以通过红移来补偿,所以观测强度与红移无关。
这是因为,对于红移较高的星系,我们本质上是在较短波段(1 + z)进行观测,对尘埃这样的热光谱而言辐射会更强。然后,研究团队利用ALMA的数据,通过观测星际介质中一氧化碳分子的红移波长来确定星系的距离。根据收集的所有数据,他们能够确定这些星系之一 - SPT0311-58的属性(通过观测其谱线)。这样做,他们确定该星系在大爆炸后仅7.6亿年就已经出现并形成了。
调查中科学家发现,由于信号强度在1mm处与红移(回溯时间)无关,我们不需要考虑某物质是近代(宇宙学上)形成或者属于再电离时期。这就是为什么我们进行了一项大型调查,利用ALMA发射分子束来确定红移。这次调查证明SPT0311-58属于红移最高的天体,实际上是迄今为止发现的最遥远的大质量恒星形成尘埃星系。
观察结果也确定,SPT0311-58的质量约为3300亿个太阳质量,约为银河系(约50亿个太阳质量)的66倍。天文学家还估计,该星系正在以每年几千颗的速度形成新恒星,这可能也是比这个时期更早的星系正在发生的。这个罕见而遥远的星系是研究早期宇宙及其演变的最佳候选之一,这反过来也让天文学家和宇宙学家能测试大爆炸理论的理论基础。
笔者认为,这些天体对于理解整个星系的演化很重要,因为宇宙形成之初,即大爆炸后仅7.6亿年时,已经存在大量的尘埃,这意味着尘埃数量非常庞大。当宇宙还非常年轻时就已经存在这样的大质量星系,这样的事实对我们理解星系物质的形成有很大的限制。此外,尘埃的形成时间很短,这为理解第一个恒星系尘埃的产生提供了更多的视角。
深入探索宇宙空间和追溯过去的能力,产生了许多惊人的发现。而这些发现反过来又对宇宙到底曾经发生了什么、以及何时发生的一些假设发出了挑战。而最终,这些发现将帮助科学家完成更详细和完整的宇宙演化论,未来某天,我们甚至可能探索宇宙最早的时刻,并观看宇宙形成全过程。 |
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