原創(chuàng)：牧夫天文
文章來(lái)源：Nature
原作：Nina A. Hatch
編譯：艾宇熙
校對(duì)：牧夫天文校對(duì)組
編排：王璞
后臺(tái)：庫(kù)特莉亞芙卡 李子琦
原文鏈接：
https://www./articles/d415
宇宙大爆炸發(fā)生之后的幾億年內(nèi)，中性氫、氦與暗物質(zhì)組成的“原生湯”彌漫在宇宙中。那時(shí)，恒星和星系還沒(méi)有形成，宇宙是完全黑暗的，因此這一時(shí)期被稱為宇宙的“黑暗時(shí)期”。幾億年后，我們宇宙中的首批恒星和星系形成了。然而，從我們今天的觀測(cè)條件來(lái)說(shuō)，早期恒星與星系形成時(shí)期的宇宙仍舊難以觀測(cè)，因?yàn)槟切┖阈呛托窍祵?duì)于我們的觀測(cè)視角而言太暗弱了。另一方面，如果我們能觀測(cè)到任何最早期星系的信號(hào)，就可以獲得關(guān)于宇宙黑暗時(shí)期的的寶貴信息。近期，Willis等人通過(guò)測(cè)定我們已知最古老的一批星系中恒星的年齡，找到了一些可能產(chǎn)生了我們已知最早恒星的星系。
圖 1
圖片來(lái)源 Nature
星系團(tuán)是指數(shù)千個(gè)相互繞轉(zhuǎn)的星系，這些星系之間的相對(duì)速度約為每秒1000千米。這些星系在相當(dāng)于百萬(wàn)億太陽(yáng)質(zhì)量的暗物質(zhì)的引力作用下被拉在一起。對(duì)于天文學(xué)家而言，這些星系團(tuán)是許多天體物理理論的“實(shí)驗(yàn)室”，他們通過(guò)研究這些星系團(tuán)測(cè)量宇宙的組成、檢驗(yàn)引力理論、探索星系如何形成。Willis利用我們已知最遙遠(yuǎn)的星系團(tuán)之一來(lái)研究宇宙中大質(zhì)量星系開(kāi)始產(chǎn)生恒星的時(shí)間。
相對(duì)于Willis組觀測(cè)的遙遠(yuǎn)星系團(tuán)，后發(fā)座星系團(tuán)離我們更近，但是精確測(cè)定其中單個(gè)星系的年齡十分困難，甚至無(wú)法分辨一個(gè)星系的年齡是70億年還是130億年。相比之下，Willis研究組利用哈勃望遠(yuǎn)鏡尋找到的最遠(yuǎn)處的星系在確定精確年齡方面更加可行。
光以有限的速度傳播，因此我們能觀測(cè)到的最遠(yuǎn)的星系團(tuán)也就反映了早期的宇宙（譯者注：我們已知最遙遠(yuǎn)的一批星系，比如說(shuō)100億光年外的星系，我們看到的它的光也就是100億年前發(fā)出的，因此反映了這個(gè)星系100億年前的樣子；而前文提到的離我們近的星系團(tuán)使得我們觀測(cè)到的它的時(shí)期距離我們也近）。Willis組觀測(cè)的星系團(tuán)距離我們104億光年，因此我們看到的這個(gè)星系團(tuán)的樣子是宇宙大爆炸發(fā)生后33億年的樣子（見(jiàn)下圖）。
圖 2
圖片來(lái)源 Nature
Willis組發(fā)現(xiàn)他們觀測(cè)的星系團(tuán)中有幾個(gè)星系呈紅色。這意味著這幾個(gè)星系中含有大量的老年恒星，也就是說(shuō)紅色星系在我們看到它的時(shí)間點(diǎn)前很久就產(chǎn)生了第一批恒星。通過(guò)各種模型推斷，Willis組認(rèn)為這些紅色星系的歷史可以追溯到宇宙大爆炸后3.7億年，最初的恒星開(kāi)始形成的時(shí)代。有趣的是，他們一共觀測(cè)到19個(gè)這樣的星系，也就是說(shuō)這些星系都有著類似的年齡和歷史。恒星形成的早期，一個(gè)開(kāi)始形成恒星的星系會(huì)不會(huì)對(duì)相鄰的星云產(chǎn)生某種作用，觸發(fā)一系列臨近星云產(chǎn)生恒星？這還是一個(gè)尚待考察的問(wèn)題。
圖 3
圖片來(lái)源 Nature
這項(xiàng)研究是我們用迄今能收集到的有限數(shù)據(jù)推測(cè)宇宙早期恒星形成的諸多成果之一，當(dāng)然，和許多類似的研究一樣，由于我們能獲取的數(shù)據(jù)和證據(jù)實(shí)在有限，我們對(duì)于推定時(shí)間的可信度尚不清楚。比如說(shuō)，Willis組觀測(cè)到的紅色星系除了可能是充滿古老恒星的星系，也有可能是富集著星際塵埃的年輕星系。我們希望未來(lái)將要發(fā)射升空的詹姆斯-韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）可以為我們收集到更多的數(shù)據(jù)。
『天文時(shí)刻』 牧夫出品
微信號(hào)：astronomycn
弧形的銀河系照耀帕瑞納天文臺(tái)
圖片來(lái)源 ESO
