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宇宙天然“透鏡”揭100億歲遙遠古老星系真面目

來源:搜狐科學       更新時間:2012-3-14 9:55:28
 
大約距離我們50億光年的一個編號為“RCS2 032727-132623”的星系團是一個宇宙天然“透鏡”,揭示100億光年遠、100億歲的遙遠古老星系的真面目 大約距離我們50億光年的一個編號為“RCS2 032727-132623”的星系團是一個宇宙天然“透鏡”,揭示100億光年遠、100億歲的遙遠古老星系的真面目

  【搜狐科學消息】據國外媒體報道,多虧了宇宙空間中一個天然的“變焦鏡頭”的存在,美國芝加哥大學的科學家與美國宇航局的哈勃太空望遠鏡研究團隊合作,他們近日捕獲了遙遠、明亮的星系“拉近、放大”的特寫鏡頭。此項研究成果的報告已經刊登在最新一期的《天體物理學》期刊上。

  這便是引人注目的“引力透鏡”效應,利用一個天然的前景星系所產生的引力場,使得來自于其后方、遙遠的星系光線發生了彎曲并放大,這樣我們就可以看到遙遠星系的圖像。這種光學原理源于愛因斯坦的廣義相對論,它描述了引力如何扭曲空間和時間,包括彎曲光的路徑。在這種情況下,大約距離我們50億光年的一個編號為“RCS2 032727-132623”的星系團的引力使處于100億光年外的背景星系的光線發生扭曲,其圖像比正常情況下大了20倍,亮度增加了三倍多。這種“引力透鏡”創造了一個巨大的弧形光線,仿佛遙遠的星系已經被反映在一面鏡子里。芝加哥大學研究團隊重建了這個遙遠星系的本來面目,使用計算工具扭轉了引力透鏡效應。美國芝加哥大學的天文學和天體物理學助理教授邁克爾•格萊德斯(Michael Gladders)說:“這里所發生的現象是廣義相對論的表現。我們不是看到遙遠天體的正常、模糊的圖像,而是看到高度扭曲、高度放大的圖像,在這種情況下,引力質量的干預造成多源圖像。”

  宇宙天然透鏡為芝加哥大學的天文學家提供了不尋常的機會,看到100億歲的古老星系的真面目。重建星系圖像顯示恒星形成區域像明亮的光點一樣發光。它們比銀河系中任何恒星形成區域都要亮。天文學家在2006年利用智利的甚大望遠鏡測量了被扭曲的弧形星系的距離,同時也計算出這些星系的亮度是先前發現的三倍。到了2011年,一個由美國宇航局戈達德空間飛行中心天文學家簡•里格比(Jane Rigby)所領導的研究小組使用哈勃望遠鏡廣域行星相機(Wide Field Camera)進一步觀測并分析了這些遠古星系。

  格萊德斯說:“使用這種引力透鏡作為望遠鏡提供了兩個主要的科研機會。首先,這讓我們可以更好地研究遙遠星系的細節。第二,它提供了一個機會研究由暗物質主導的透鏡形式天體。這的確是一個研究暗物質性質的方法。暗物質占宇宙中所有物質的近90%,但它仍然是現代科學的最大謎團之一。”

  芝加哥大學Kavli宇宙物理研究所的博士后學者克倫•莎倫(Keren Sharon)領導的研究小組詳細地重建了被透鏡放大的星系。莎倫精心創造了一個引力透鏡計算機重建圖,然后用逆向工程復原扭曲的圖像,以確定遙遠星系的實際外觀。她說:“這需要一點藝術,但包含很多的物理科學,這是它的美麗之處,這是一個有趣的難題。”

  宇宙空間中的“引力透鏡”效應是一個天然的放大鏡,可將其后方的圖像扭曲放大,而要成為這個天然的放大鏡,必須要有一個較強的引力場,比如太陽、黑洞或者是一個超大的星系團,根據引力強度的不同,所扭曲放大的圖像也參差不齊。遙遠深空中的星系不僅昏暗也很渺小,天文學家若想了解恒星在這些星系中的形成過程就必須借助天然的“宇宙放大鏡”,因為它們已經超出了哈勃望遠鏡的觀測能力,現在我們獲得了遠古宇宙星系的可見光圖像,有助于科學家更好地研究這些星系的細節。

  現在“RCS2 032727-132623”是迄今發現的最亮的“放大鏡星系”,通過光譜,光形成它的原色。該團隊計劃分析100億光年遠、100億歲的遙遠古老星系的恒星形成區域,以更好地理解為什么在那個時期的宇宙中可以集中形成如此多的恒星。該團隊還獲得了麥哲倫望遠鏡的數據,以幫助他們確定這個100億光年遠的星系為何看起來如此不規則。本項觀測為研究宇宙深處的奧秘提供了一個獨特的機會,莎倫說:“我們不知道是否能觀測到在相同距離的其它星系。”(尚力)

(責任編輯:羅園)

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