在宇宙黎明时揭开隐藏在尘埃后面的星系

导读 在过去的几十年里,人们做出了各种努力来观察遥远的星系,这些星系的特点是电磁辐射在到达地球之前发生了强烈的红移(向更长的波长移动)。到...
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在过去的几十年里,人们做出了各种努力来观察遥远的星系,这些星系的特点是电磁辐射在到达地球之前发生了强烈的红移(向更长的波长移动)。到目前为止,我们对早期星系的了解主要依赖于哈勃太空望远镜 (HST) 和大型地面望远镜的观测,这些望远镜探测它们的紫外线 (UV) 发射。然而,最近,天文学家开始使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 望远镜的独特功能来研究亚毫米波长的遥远星系。这对于研究由于尘埃吸收紫外线发射而在 HST 调查中遗漏的尘埃星系特别有用。由于 ALMA 在亚毫米波长下观察,

在一个正在进行的名为 REBELS(再电离时代明亮发射线调查)的大型项目中,天文学家正在使用 ALMA 观察 40 个目标星系在宇宙黎明时的发射。使用这个数据集,他们最近发现其中一些星系周围的区域包含的不仅仅是肉眼所见。

在分析两个 REBELS 星系的观测数据时,日本早稻田大学科学与工程研究所和日本国家天文台 (NAOJ) 的 Yoshinobu Fudamoto 博士注意到在位置上的灰尘和单电离碳的强烈发射大大偏离了最初的目标。令他惊讶的是,即使是像 HST 这样的高度敏感的设备也无法检测到来自这些位置的任何紫外线辐射。为了理解这些神秘的信号,Fudamoto 和他的同事们进一步调查了事情。

在他们发表在《自然》杂志上的最新论文中,他们进行了彻底的分析,揭示了这些意外排放来自位于两个原始 REBELS 目标附近的两个以前未知的星系。这些星系在紫外线或可见光波长下是不可见的,因为它们几乎完全被宇宙尘埃遮蔽了。其中之一代表了迄今为止发现的最遥远的尘埃遮蔽星系。

这个意外发现最令人惊讶的是,新发现的星系,形成于130亿多年前,与同一时期的典型星系相比,一点也不奇怪。“这些新星系被遗漏并不是因为它们极其罕见,而是因为它们完全被灰尘遮蔽了,”Fudamoto 解释说。然而,在宇宙早期(大爆炸后不到 10 亿年)发现这种“尘土飞扬”的星系并不常见,这表明目前对早期星系形成的普查很可能是不完整的,需要更深的, 盲目调查。“到目前为止,在早期宇宙中,我们可能已经错过了多达五分之一的星系,”Fudamoto 补充道。

研究人员预计,詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 前所未有的能力及其与 ALMA 的强大协同作用将在未来几年推动该领域取得重大进展。日内瓦大学的 Pascal Oesch 表示:“像我们这次发现的那样,完成我们对早期星系的普查,将是在不久的将来,JWST 和 ALMA 调查的主要目标之一。”

总的来说,这项研究是揭示早期宇宙中第一个星系何时开始形成的重要一步,这反过来将帮助我们了解我们今天所处的位置。

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