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哈柏拍到迄今最遠的原星系團

2012/01/21 | | 標籤:

英國劍橋大學與美國科羅拉多大學天文學家Michele Trenti等人利用哈柏太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)的BoRG近紅外巡天觀測(Brightest of Reionizing Galaxies)資料,發現一個還在發展初始階段的星系團(cluster of galaxies),經測量距離後,確定它是迄今已知距離最遠的原星系團(protocluster of galaxies)。這個發現,確定現行星系團形成理論是正確的。

天文學家在這份哈柏的近紅外巡天觀測中,總共發現了5個擠在一塊兒的星系(右上圖中圓圈圈起處,圖片右方是各星系的放大影像),各星系之間的距離相當於我們銀河系、仙女座星系(M31)和其他數十個矮星系所組成的本地星系群(Local Group)中、各星系之間的距離。Trenti等人根據星系顏色判定這幾個星系大約位在距離地球約131億光年遠之處(紅移值z約為8),是宇宙早期最明亮的星系之一;不過精確的距離,還需依靠後續精確的光譜測量才能確定。它們所在之處,僅相當於大霹靂後約6億年左右的時間,因此都相當年輕。這個時間,差不多是第一代恆星形成而將氫霧吹散,使宇宙恢復「透明」的再游離時期(reionisation)。

星系團是宇宙中最大的重力結構,數百到數千個星系因重力束縛而互相牽絆。這個仍在發展中的星系團,或稱原星系團,還處在星系們才剛開始要相聚成群的星系團最早期階段,或許就是現今宇宙最大的星系團的前身,例如有2000多個成員星系的室女座星系團(Virgo cluster)等。

研究不同距離的星系團,等於在瞭解處在不同演化時期的星系團狀況。無論距離遠近,宇宙中絕大部分的星系非單獨存在,而是位在大一點的星系團或小一點的星系群中。但是由於原星系團非常遙遠而昏暗,相當稀少而難以發現,遑論要進行研究。為了要找到這些稀有的原星系團,天文學們除了擴展搜尋區域外,還得碰點運氣,才能有所發現。所以,這個原星系團BoRG-58的發現,讓Trenti等人相當興奮。

由於原星系團遙遠而昏暗,所以Trenti等人只專注在搜尋星系團中最亮的那些星系;這些明亮的星系就像告示牌一樣,標示著星系團成長之所在。從電腦模擬結果,這些天文學家預期宇宙早期的星系本就會聚集在一起。因亮度與質量有關,最亮的星系,通常就是發展中的星系團所在之處。這些強力燈塔,通常在暗物質團最密集的中心處發現,而暗物質的數量直接影響星系的成長,因此Trenti等人認為應該還有許多比較小、比較暗的星系分布在暗物質團中的其他各處,只是因為太暗了而觀察不到。

哈柏所拍到的這5個亮星系的直徑約為銀河系的1/2到1/10不等,可是星系的總亮度卻與銀河系相去無幾,顯示這些明亮的大質量星系藉由與其他星系合併過程來匯聚大量氣體。Trenti等人利用電腦進行模擬,結果顯示這幾個星系最後會互相合併,形成如同室女座星系團中心的M87星系那樣最明亮、最巨大的橢圓星系。所以,這個觀測結果顯示星系與星系團的建造成長,並非穩定而緩慢的過程,而是經由一連串的汲取氣體、碰撞合併等劇烈過程而成長。

資料來源:Hubble Pinpoints Furthest Protocluster of Galaxies Ever Seen[2012.01.10]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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