近日,一个发光的红色天体被确定为迄今为止发现的最遥远的星系。天文学家发现,这个星系在宇宙大爆炸后仅3.3亿年就存在了。
它微弱的光被宇宙的膨胀所拉伸,要经过135亿光年才能到达地球。
发现者将该星系命名为HD1,科学家们目前还未对这个星系定性。他们不确定它是一个正在形成恒星的爆发星系,还是一个中心有一个活跃的超大质量黑洞的类星体。
*最遥远的星系——HD1
如果是后者,那么在宇宙形成后这么短的时间内,黑洞就增长到超大质量,这对人们已知的黑洞形成和演化的模型提出了新的挑战。
哈佛和史密森尼天体物理学中心的天体物理学家法比奥·帕库奇说:“这个天体非常遥远,以至于对它的研究非常有挑战性。”
“这就像在遥远的海岸上,一艘隐没在大风和浓雾中的船,从它飘扬的国旗来猜测船的国籍一样——人们也许能看到国旗的一些颜色和形状,但不是全部。这最终会是一场分析和排除所有不可能情形的漫长游戏。”
探测早期宇宙的天体是极其困难的。即使是类星体——整个宇宙中最明亮的物体,在广阔的时空中也会变暗,以至于我们最强大的望远镜都很难捕捉到它们的光。
这次调查使用了4个强大的光学和红外望远镜:斯巴鲁望远镜、VISTA望远镜、英国红外望远镜和斯皮策太空望远镜。观测总耗时1200小时,来观测宇宙黎明,以寻找早期宇宙中的光。
日本东京大学的天文学家Yuichi Harikane说:“从70多万个物体中找到HD1是异常困难的事情。”
“HD1的红色与一个135亿光年之外的星系的预测特征惊人地吻合,这个发现让我头皮发麻。”
红色被称为红移,它发生在光源远离我们的时候。这导致来自该光源的光的波长向电磁波谱的红端增加,这就是为什么它被称为红移。
因为宇宙在膨胀,其他星系似乎在红移,时空距离越远,红移就越大。红移效应使天文学家能够计算出光到达地球的距离。
但是HD1的光线令人困惑。它在紫外线波长下非常明亮,这表明它非常活跃。一开始,研究人员认为这是正常的星爆活动,直到他们计算出产生这么多光所需的恒星数量。
这个数字非常高,每年超过100颗,比早期宇宙中星系的高10倍。然而,如果诞生的恒星和我们今天看到的恒星并不相同,也许就能解释这个矛盾。
“宇宙中形成的第一批恒星比现代恒星更大、更亮、更热。”帕库奇说,“如果我们假设HD1中产生的恒星是这些第一颗恒星,那么它的属性就更容易解释了。事实上,星族III的恒星能够比普通恒星产生更多的紫外线,这就能解释HD1的紫外线亮度异常之高。”(译者注:星族III [Population III stars]是宇宙早期形成的极重、极热且低金属的恒星。)
另一种可能是类星体。这是“类恒星射电源”的简称——一个活跃的星系核产生的令人难以置信的明亮天体,超大质量的黑洞吞噬物质的速度如此之快,其热量在整个宇宙中产生了光的火焰(译者注:类星体是类似恒星天体的简称,又称为似星体、魁霎或类星射电源,与脉冲星、微波背景辐射和星际有机分子一道并称为20世纪60年代天文学“四大发现”)。
研究小组计算出,超大质量黑洞的质量必须为太阳质量的1亿倍,才能产生观测到的光。这个尺寸严重挑战了超大质量黑洞的增长模型——这在早期宇宙是很难形成的。
哈佛和史密森天体物理中心的天体物理学家阿维·勒布说:“HD1中的黑洞形成于宇宙大爆炸后的几亿年后,它一定是以前所未有的速度从一个巨大的种子中生长出来的。”
“我再一次强调,宇宙比我们更有想象力。”
研究小组希望,未来利用詹姆斯·韦伯太空望远镜进行观测,能够揭示这种神秘之光的本质。
(科幻世界 独家编译)
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