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120亿光年外现类银河系星系!颠覆了科学家对早期宇宙的认识

2020年08月16日 1:12 PDF版 分享转发
SPT0418-47
SPT0418-47(ESO/视频截图)

希望之声2020年8月15日】(编辑:郭晓)浩瀚的中,璀璨的星系数以亿计,星系按照外形主要可分为、椭圆星系、透镜星系和不规则星系。对于大多数人来说,最熟悉的莫过于螺旋星系,毕竟我们的就是典范。科学家坚持不懈的在这些无穷无尽的星海之中寻找人类宜居的星球和星系,如果发现了一个类似银河系的星系,那里会有像我们人类一样的智慧生命存在吗?

120亿年前,当整个空间还只是一个刚刚起步的婴儿宇宙时,一个类似银河系的年轻星系正在宇宙深处焕发出勃勃生机。通常认为是一个极端的环境,星系是不稳定且暴力的。但发表在《自然》杂志上一项新的研究表明这些假设是不正确的,并且为星系如何形成提供了新的见解。

科学家利用智利阿塔卡马大毫米/亚毫米波阵列(ALMA)对SPT0418-47星系进行观测,结果显示这个婴儿星系的特征与我们的银河系相似,距离地球约120亿光年。来自该星系的光线花了120亿年才到达我们这里,这意味着家正在回望一个在宇宙诞生后不到15亿年就形成的星系。

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之前的建模和观测结果让天文学家推测,宇宙诞生后的那段时间是动荡不安的。早期的星系很可能是互相撞击、合并形成大而无序的恒星团。它们不应该稳定下来成为整齐的、平坦的圆盘。但SPT0418-47却做到了,颠覆了我们对早期宇宙活动的一些认识。

这一结果代表了星系形成领域的突破,表明我们在附近的螺旋星系和银河系中观察到的结构在120亿年前就已经存在了,因为SPT0418-47离我们很远,它的光线很微弱。为了找到并描述SPT0418-47,研究小组利用了引力透镜效应,来自遥远星系的光受到引力的影响并不是沿着直线传播到地球的,当它传到我们的望远镜时,附近的星系会扭曲和重塑来自更遥远星系的光。

但透镜可以帮助探测,利用这项技术和ALMA望远镜,研究人员能够放大来自SPT0418-47的光线,并提高分辨率来观察这个年轻星系的特征。透镜的效果意味着ALMA获得的图像显示SPT0418-47是一个咄咄逼人、火热的索伦之眼型环,是一个包含数十万颗恒星的完美光圈。

研究小组利用计算机建模技术,将SPT0418-47的引力透镜、环形图像重塑了这个星系。重建显示SPT0418-47并没有我们在银河系中看到的大型螺旋臂,但它确实有一个圆盘和巨大隆起的中心,它的质量只有银河系的25%,大小只有银河系的一半。SPT0418-47恒星形成率相当于我们350个太阳的质量,相比之下,银河系的恒星形成率每年只有1.6个太阳质量。

研究人员指出,如此之大的恒星形成率实在令人费解,因为它标志着SPT0418-47是一个高能量过程的场所,这将导致更多的无序,但SPT0418-47即使在所有这些活动中仍然保持井然有序。这一出人意料的发现表明,早期宇宙并不像人们曾经认为的那样混乱。

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