早期宇宙中庞大发光气泡 是中心星系所驱动

伤我心太深

欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（VLT）以其揭示了早期宇宙中罕见的庞大发光氢云的能量来源。观测首次显示，庞大的“莱曼—α气泡”——最大的单个天体之一，一定是深埋其中的星系驱动的。研究报告将刊登在2011.8.18出版的《自然》期刊上。

VLT的FORS仪拍摄的遥远莱曼—α气泡，由于红移高达3.1，远紫外光变成了绿光

一个天文学家团队借助ESO的VLT，研究了一个不寻常的天体——“莱曼—α气泡”。这种罕见的庞大而非常明亮的天体，通常在早期宇宙中物质密度很大的区域出现，团队发现其中之一的光是极化的。在我们日常生活中，偏振光用来在影院中创建立体电影效果。这是我们首次在莱曼—α气泡中发现偏振光现象，这可以帮助我们解开它们的发光之谜。

报告首席作者、法国图卢兹大学的马修 海耶斯（Matthew Hayes）解释说：“我们首次发现了这种神秘天体的散射内部明亮星系的光，这不同于它们自身的发光。”

莱曼—α气泡（LAB）是宇宙中最大的单个天体之一：这种庞大的氢云直径可达十几万光年（比银河系直径更大些），并可与最亮的星系争辉。这些天体都在遥远的距离上，也就是说它们存在于宇宙仅有几十亿岁的时代，对我们了解早期宇宙中星系如何形成和演化而言，它们相对重要。但是这些天体强烈光芒的能量来源，以及气泡的确切属性，我们仍不清楚。

本文莱曼—α气泡在天空的定位，它位于水瓶座

团队研究这些气泡中最先发现也是最亮的一个——LAB-1，它发现于2000年，离我们远达115亿光年（红移达3.1）。它的直径约为30万光年，是已知最大的LAB泡，内部含有数个原始星系，其中之一还是活动星系。

现有多个互相竞争的假说，对LAB现象做出解释。其中一种假说认为，由于LAB的巨大质量，冷气体受引力作用落向中央，受到加热而发光（所有气体云收缩都会变热）；另一种则认为它们被内部的明亮天体激发而发光，内部的源可以是正在大量形成恒星的星系，也可以是吞噬物质的黑洞。新观测显示，LAB-1中潜伏着星系，而气体下落的加热效应则不明显。

团队通过测量LAB-1泡的光是否偏振来检验两个假说。天文学家通过研究光的偏振可以知道这些光是如何形成的，或光到达地球前经历了什么。如果它们被散射和反射，就会变成偏振光，这种微妙的变化可以被精密光谱仪检测到。当然，要测量如此遥远的莱曼—α气泡的偏振光，是一项高难度的工作。

报告合作者、美国明尼苏达大学的Claudia Scarlata（女）补充道：“这些观测必须借助VLT和它的中精度光谱仪（FORS）。我们明确需要两个条件：口径超过8米的巨型望远镜，用于收集足够的光线；能测量偏振程度的照相设备。全球的大部分望远镜都不能同时满足这些条件。”

甚大望远镜跟踪拍摄LAB-1泡达15个小时，最终发现气泡中心的光是非偏振的，而围绕中心的环状区域，光是偏振的。假如气体仅仅是简单地落向中心，这种效应几乎不可能产生；但如果光来源于深嵌其中的星系，并被泡中的气体散射，就是可能的。

现在，天文学家计划观测更多的类似天体，以确认在LAB-1泡中发现的效应，是否在更多天体中存在。