加州理工学院科学家检测宇宙最遥远星系 132亿年老

凤凰科技讯 北京时间9月9日消息，据科学日报报道，一支美国加州理工学院的科研小组花费了数年时间寻找宇宙里最古老的天体，现在他们报告称检测到目前为止发现最遥远的星系。在发表在8月28日的期刊《天体物理学快报》上的文章里，美国宇航局哈勃天文学家博士后学者阿迪·齐特林(Adi Zitrin)和英国伦敦大学学院天体物理学教授理查德·埃利斯（Richard Ellis）描述了这个名为EGS8p7的星系存在的证据，这个星系已经有132亿年老，而宇宙本身只有138亿年历史。

这个星系已经有132亿年老，而宇宙本身只有138亿年历史

今年早期，基于美国宇航局哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜收集的数据，EGS8p7被确定为需要进一步调查的候选者。利用夏威夷凯克天文台的红外探测多目标光谱仪（MOSFIRE），研究人员对这个星系进行了光谱分析以确定它的红移。红移源于多普勒效应，后者也是导致救火车警报器发出的音调在救火车从身边经过时会降低的原因。然而，在天体里被“拉伸的”是光而非声音；并非音调降低，而是光的实际颜色朝更红的波长移动。

红移一般都被用于测量到星系的距离，但是在观察宇宙最遥远也是最古老的天体时却很难确定。在宇宙大爆炸后，宇宙是带电粒子——电子和质子——以及光子组成的汤。由于这些光子因自由电子而四处散落，早期宇宙无法发射光。在宇宙大爆炸后38万年，宇宙冷却到一定程度，以至于自由电子和质子可以结合形成中性氢原子充斥宇宙，这使得光可以在宇宙里穿行。然而，当宇宙大约是5亿至10亿年老时，第一个星系产生了并电离了中性气体，直到今日宇宙仍是电离化。

然而，在电离化之前，中性氢原子云已经吸收了某些年轻、新形成星系释放的辐射， 包括所谓的莱曼-阿尔法线，它是被新恒星紫外线放射加热的炙热氢气光谱信号，也是恒星形成常用的一个指示器。

由于吸收了这些辐射，理论上来说在EGS8p7里不应该观测到莱曼-阿尔法线。“如果你观察早期宇宙里的星系，你会发现很多中性氢在这些放射里并不是透明的，” 齐特林说道。“我们预计这个星系里大多数辐射都会被介于其中的空间里的氢所吸收，然而，我们在这个星系里仍然观察到了莱曼-阿尔法线。”

他们利用MOSFIRE光谱仪检测到它，后者捕捉近红外波长里包括从恒星到遥远星系的化学信号。“目前这一发现最令人惊讶的是我们在一个很明显的昏暗星系里（红移8.68)检测到莱曼-阿尔法线，这个红移数对应的时间是当宇宙充满了吸收氢的云的时期，” 埃利斯说道。在他们这项发现之前，检测到最遥远的星系红移为7.73。

研究人员表示，尽管存在吸收氢的云但这一天体仍可见的一个可能原因是，氢电离并没有以统一的方式发生。“好几项观测证据暗示这个电离过程可能斑驳不一，有的天体非常明亮以至于它们形成了电离氢的气泡，但这个过程在各个方向并不一致。”

“我们观察到的这个星系EGS8p7异常明亮，它很可能是由一群异常炙热恒星驱动的，它或可能有特殊的特性使得它可以比同时期典型星系在更早的时间里创造一个大电离氢气泡，”参与这个项目的加州理工学院研究生西里奥·西里奥（Sirio Belli）说道。

“我们目前正在细致的计算发现这个星系并观察到它的放射物的精确概率，从而理解我们是否需要重新修订电离化的时间线，这是我们理解宇宙进化所需要回答的重要问题之一。” 齐特林说道。（编译/严炎刘星）