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天文学家测量宇宙中最远的银河系

2018-05-16
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em使用NASA的哈勃太空望远镜,天文学家通过测量宇宙中最远的星系来破坏宇宙距离记录。这个令人惊讶的明亮的婴儿星系GN-z11被视为过去134亿年,在大爆炸后仅4亿年。 GN-z11位于Ursa Major星座的方向。 / em

em这个动画展示了GN-z11星系的位置,它是迄今为止观测到的最远的星系。视频从定位北斗七星开始,然后显示星座大熊座。然后放大到星系的GOODS North场,并以年轻星系的哈勃图像结束。 GN-z11显示为过去134亿年,大爆炸仅4亿年后,当时宇宙只有现在的3%。 / em

“我们已经迈出了重要的一步,超出了我们预期能够用哈勃做到的。耶鲁大学的首席研究员Pascal Oesch解释说,当宇宙只有当前年龄的3%时,我们看到GN-z11。该小组包括来自耶鲁大学,太空望远镜科学研究所(STScI)和加利福尼亚大学的科学家。

天文学家正在关注宇宙中形成的第一个星系。哈勃望远镜的新观测使天文学家进入了一个曾被认为只能在美国宇航局即将推出的詹姆斯韦伯太空望远镜才能到达的领域。

这项测量提供了强有力的证据,表明在哈勃图像早期发现的一些不寻常的,意想不到的明亮星系真的处于非常远的距离。此前,该团队通过使用哈勃和美国宇航局的斯必泽太空望远镜成像确定其颜色来估计GN-z11的距离。现在,这个团队第一次在这样一个极端距离的星系中使用哈勃望远镜的宽视场相机3,通过将光线分解成各种颜色来精确测量到GN-z11的距离。

天文学家通过确定星系的“红移”来测量大距离。这种现象是宇宙膨胀的结果;宇宙中每一个远处的物体似乎都从我们身后退去,因为它的光在延伸空间到达我们的望远镜时经过更长,更红的波长。红移越大,星系越远。

该研究的第二作者STScI的Gabriel Brammer说:“我们的光谱观测揭示了这个星系比我们原先认为的更远,就在哈勃望远镜的距离范围内。

在天文学家确定GN-z11的距离之前,测得的最遥远的星系的红移为8.68(过去为132亿年)。现在,该团队已经证实GN-z11的红移为11.1,距离大爆炸近2亿年。 “这对哈勃来说是一项非凡的成就。它设法击败所有以前用更大的地面望远镜持续多年的距离记录,“耶鲁大学的调查员Pieter van Dokkum说。 “这个新纪录将一直持续到詹姆斯韦伯太空望远镜的发射。”

哈勃望远镜和斯皮策成像的结合表明,GN-z11比银河系小25倍,只有星系中星系质量的1%。然而,GN-z11新生儿正在快速增长,形成的恒星速度比我们今天的星系大20倍。这使得一个非常遥远的星系足够明亮,天文学家可以用哈勃望远镜和斯皮策进行详细观测。

结果揭示了有关早期宇宙本质的新线索。 “令人惊奇的是,一颗星系如此庞大,在第一批恒星开始形成后仅存在2亿至3亿年。它需要非常快速的增长,以巨大的速度产生恒星,以至于很快形成了一个十亿个太阳质量的星系,“加州大学圣克鲁斯分校的研究员Garth Illingworth解释说。

这些发现提供了詹姆斯韦伯太空望远镜在2018年发射到太空后将发挥的观测的诱人预览。“哈勃和斯皮策已经进入了韦布领域,”奥斯奇说。

“这个新发现表明,韦伯望远镜肯定会发现许多这样的年轻星系可以追溯到第一个星系形成时,”Illingworth补充道。

这一发现也对美国宇航局计划的宽视场红外测量望远镜(WFIRST)产生了重要影响,该望远镜将能够找到数千个这样明亮,非常遥远的星系。

该小组的发现已被接受在即将出版的“天体物理学期刊”中发表。

PDF研究副本:z = 11.1处的显着光度星系用哈勃太空望远镜Grism光谱仪测量

资料来源:美国航空航天局的Felicia Chou

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