由国家自然科学研究所 由美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜拍摄的星系团RXCJ0600-2007,结合了遥远星系RXCJ0600-z6,12的引力透镜图像
ALMA观测到的40亿光年外(红色显示)
由于星系团的引力透镜效应,RXCJ0600-z6的图像被加强和放大,似乎被分成三个或更多的部分
信用:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO),藤本等
,美国航天局/欧空局哈勃太空望远镜 利用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA),天文学家发现了一个旋转的婴儿星系,其大小是银河系的1/100,而当时宇宙只有其现在年龄的7%
多亏了引力透镜效应的帮助,该团队首次能够探索早期宇宙中小而暗的“正常星系”的性质,这些星系代表了第一批星系的主要种群,这极大地推进了我们对星系演化初始阶段的理解
“早期宇宙中存在的许多星系非常小,它们的亮度远低于目前地球和太空中最大望远镜的极限,这使得研究它们的性质和内部结构变得困难,”剑桥大学高级研究员尼古拉斯·拉波特说
“然而,来自名为RXC 0600-Z6的星系的光被引力透镜高度放大,使其成为研究典型婴儿星系的性质和结构的理想目标
" 引力透镜是一种自然现象,从远处物体发出的光被巨大物体的引力弯曲,例如位于前景的星系或星系团
“引力透镜”这个名字源于这样一个事实,即大质量物体的引力就像一个透镜
当我们通过引力透镜观察时,远处物体的光线会增强,它们的形状会拉长
换句话说,它是一个漂浮在太空中的“天然望远镜”
阿尔玛透镜群调查(ALCS)小组利用阿尔玛在早期宇宙中寻找大量被引力透镜放大的星系
结合ALMA的力量,在自然望远镜的帮助下,研究人员能够发现和研究更暗的星系
为什么探索早期宇宙中最微弱的星系至关重要?理论和模拟预测,大部分在大爆炸后几亿年形成的星系都很小,因此很微弱
尽管早期宇宙中的几个星系已经被观测到,但由于望远镜的能力,这些被研究的星系仅限于最大质量的物体,因此在早期宇宙中不太具有代表性的星系
要了解第一批星系的标准形成,并获得星系形成的完整图像,唯一的方法是关注更暗、数量更多的星系
ALCS团队进行了一个大规模的观测项目,花费了95个小时,对于阿尔玛观测来说这是一个很长的时间,来观测33个星系团的中心区域,这些星系团可能会引起引力透镜效应
其中一个星团叫做RXCJ0600-2007,位于莱布斯星座的方向,质量是太阳的1000万亿倍
研究小组发现了一个遥远的星系,这个星系正受到这台自然望远镜产生的引力透镜的影响
阿尔玛探测到星系中来自碳离子和星尘的光,并结合双子座望远镜拍摄的数据,确定该星系在大爆炸后大约9亿年才被看到(12
90亿年前)
对这些数据的进一步分析表明,这种光源的一部分比它本身亮160倍
通过精确测量星系团的质量分布,有可能“消除”引力透镜效应,恢复被放大物体的原貌
通过将哈勃太空望远镜和欧洲南方天文台的超大型望远镜的数据与理论模型相结合,研究小组成功地重建了遥远星系RXC 0600-z6的实际形状
这个星系的总质量大约是太阳的20到30亿倍,大约是我们银河系的1/100
令团队惊讶的是,RXCJ0600-z6正在旋转
传统上,年轻星系中的气体被认为具有随机、混沌的运动
直到最近,阿尔玛才发现了几个挑战传统理论框架的年轻旋转星系,但这些星系比RXC 0600-Z6亮(大)几个数量级
“我们的研究首次证明,我们可以直接测量早期宇宙中这种微弱(质量较小)星系的内部运动,并将其与理论预测进行比较,”东京大学教授、ALCS团队负责人小太郎·科诺说
尼尔斯·玻尔研究所的黎明研究员藤本诚司解释说:“RXCJ0600-z6的放大系数非常高,这一事实也提高了对未来研究的期望。”
“詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)是将于今年秋天发射的下一代太空望远镜,它将在数百个星系中进行观测
通过阿尔玛和JWST的联合观测,我们将揭示婴儿星系中气体和恒星的性质及其内部运动
当三十米望远镜和超大型望远镜完成时,它们可能能够探测到星系中的星团,甚至可能分辨出单个恒星
有一个引力透镜的例子被用来观察一颗恒星9
这项研究有可能在宇宙诞生后的不到10亿年内继续进行下去
" 这些观察结果发表在藤本诚司等人的文章中
“阿尔玛透镜星团测量:z = 6的多重成像L*星系中明亮的[CII] 158条微米线
0719”,发表在2021年4月22日的《天体物理学杂志》上
“阿尔玛透镜群调查:z > 6的强透镜多重成像尘埃系统”,刊登在2021年4月22日皇家天文学会月刊上
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