一個(gè)巨大的星系”造船廠”在110億光年外被發(fā)現(xiàn)
一個(gè)與之相似的原星系團(tuán)或許造就了我們的銀河系
如圖是G237原星系團(tuán)的圖片，其中各異的星系顏色代表著不同的觀測(cè)波長(zhǎng)（圖片來(lái)源：歐洲空間局(ESA)/赫歇爾(Herschel) 和 XMM-牛頓衛(wèi)星； 美國(guó)國(guó)家航空航天局/斯皮策(Spitzer)； 日本國(guó)立天文臺(tái)(NAOJ)/斯巴魯(Subaru)； 大雙筒望遠(yuǎn)鏡（美國(guó)亞利桑那州）； 歐洲南方天文臺(tái)(ESO)/可見(jiàn)光和紅外巡天望遠(yuǎn)鏡(VISTA)。 波萊塔(Polletta,M)等人。 2021; 小山(Koyama,Y) 等人。 2021）
天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的“造船廠”，那里是星系們的搖籃。我們的銀河系也在一個(gè)類似的星系團(tuán)中孕育而出。
這個(gè)被稱為原星系團(tuán)的巨大結(jié)構(gòu)包含了超過(guò)60個(gè)星系。它距離地球110億光年之遙。這個(gè)距離遠(yuǎn)到科學(xué)家們只能觀測(cè)到其中具有30億年歷史的一部分。
研究者們?cè)?021年的一月份發(fā)表了一篇關(guān)于名為G237的原星系團(tuán)的文章，它的存在現(xiàn)已得到國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)的證實(shí)。這些天文學(xué)家又于10月26日在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志上發(fā)表了他們的后續(xù)發(fā)現(xiàn)。
“你可以將類似G237的原星系團(tuán)視作一種星系造船廠，在這里巨大的星系們被組裝起來(lái)。在宇宙誕生僅30億年之初，也僅僅只有這種結(jié)構(gòu)存在，”研究的共同作者，來(lái)自亞利桑那大學(xué)的天文學(xué)副教授布蘭達(dá)·費(fèi)萊(Branda Frye)在研究陳述中如是說(shuō)。
據(jù)費(fèi)萊說(shuō)，引力將恒星和其它天體聚攏起來(lái)組成了星系，這些星系傾向于進(jìn)一步聚攏變成星系團(tuán)。但部分因?yàn)檫@些聚集體所發(fā)出的光太微弱了，不能以可見(jiàn)光形式被觀測(cè)到，科學(xué)家們對(duì)原星系團(tuán)知之甚少。
研究人員首先使用歐洲航天局的普朗克望遠(yuǎn)鏡在電磁光譜的遠(yuǎn)紅外區(qū)域觀察到 G237。
現(xiàn)在，科學(xué)家們通過(guò)后續(xù)的觀測(cè)證實(shí)了它的存在。在觀測(cè)中，他們使用了亞利桑那州的大雙筒望遠(yuǎn)鏡，日本的斯巴魯望遠(yuǎn)鏡，赫歇爾太空天文天文臺(tái)，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡和相關(guān)的檔案數(shù)據(jù)。
對(duì)G237的早期觀測(cè)表明它正在以一種超高但不可持續(xù)的速度創(chuàng)造恒星?！捌駷橹乖贕237中發(fā)現(xiàn)的63個(gè)星系中每一個(gè)都像是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的恒星工廠，”費(fèi)萊說(shuō)。就好像星系正在加班加點(diǎn)組裝恒星一樣。
氫是恒星形成過(guò)程中一種重要燃料，但天文學(xué)家們一開(kāi)始卻遇到了一個(gè)令人感到困惑的問(wèn)題：原星系團(tuán)看上去并沒(méi)有足夠的氫元素來(lái)支持如此高的造星速度。
研究人員們發(fā)現(xiàn)他們觀測(cè)到的一些恒星產(chǎn)自于和G237無(wú)關(guān)的星系。將這些無(wú)關(guān)的觀測(cè)數(shù)據(jù)移除后，這個(gè)原星系團(tuán)的恒星產(chǎn)量依舊很高，所以他們相信像G237一樣的原星系團(tuán)可以從暗條或者說(shuō)氣體絲中獲得足夠的氫。這些氣體絲將不同的星系連接起來(lái)創(chuàng)造了“宇宙網(wǎng)”。這些暗條的交叉點(diǎn)也是這些原星系團(tuán)的誕生之地。這也就意味著類似G237的原星系團(tuán)可以獲得足夠多的氫來(lái)瘋狂造星。
“我們已經(jīng)完成了一幅成功的星系造船廠拼圖，這個(gè)造船廠高效地組裝著星系和其中的恒星，并有著源源不斷的能源供應(yīng)，”費(fèi)萊說(shuō)。
斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡，或者說(shuō)空間紅外望遠(yuǎn)鏡設(shè)施(SIRTF), 于2003年發(fā)射并于2020年1月30日退役。它是繼IRAS（1983）和ISO（1995-98）之后第三個(gè)服務(wù)于紅外天文學(xué)的空間望遠(yuǎn)鏡。斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡還是第一個(gè)使用地球追蹤軌道的航天器，這樣的方式后來(lái)被開(kāi)普勒探測(cè)器所使用。
斯皮策望遠(yuǎn)鏡的計(jì)劃任務(wù)周期是兩年半，發(fā)射前科學(xué)家們預(yù)計(jì)任務(wù)可以延長(zhǎng)到5年或者更長(zhǎng)的時(shí)間，直到機(jī)載液氦的供應(yīng)耗盡。實(shí)際上斯皮策望遠(yuǎn)鏡在2009年5月15日就沒(méi)有足夠的液氦將望遠(yuǎn)鏡冷卻到運(yùn)行所需的極低溫，大多數(shù)儀器無(wú)法使用。然而，IRAC相機(jī)的兩個(gè)波長(zhǎng)最短的模塊繼續(xù)以低溫器耗盡之前的靈敏度運(yùn)行，并繼續(xù)在2020年初的“斯皮策暖化期任務(wù)”中使用。
在暖化期任務(wù)期間，IRAC的兩個(gè)短波模塊在28.7K的溫度下工作，預(yù)計(jì)與正常狀態(tài)下的任務(wù)相比也不會(huì)有太多退化。這些數(shù)據(jù)和之前的數(shù)據(jù)一起都被保存在紅外科學(xué)檔案館（IRSA）。
2003年12月18日，依據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局的傳統(tǒng)，該望遠(yuǎn)鏡在成功演示后被重新命名。大多數(shù)由科學(xué)家委員會(huì)命名的望遠(yuǎn)鏡都會(huì)冠以已故的著名科學(xué)家之名，但在SIRTF上科學(xué)家們另辟蹊徑，選擇了一場(chǎng)對(duì)外公開(kāi)的天文競(jìng)賽的名字。此名來(lái)自20世紀(jì)40年代推廣了空間望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家萊曼·斯皮策(Lyman Spitzer)。 他在1946年為蘭德公司(RAND)寫(xiě)了一份報(bào)告，描述了地外觀測(cè)站的優(yōu)勢(shì)，以及如何利用現(xiàn)有或即將獲得的技術(shù)實(shí)現(xiàn)它。正是因?yàn)樗麑?duì)火箭和天文學(xué)的開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)，以及“在闡明實(shí)現(xiàn)空間望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃的好處中體現(xiàn)的遠(yuǎn)見(jiàn)和領(lǐng)導(dǎo)能力”，這樣一個(gè)偉大的望遠(yuǎn)鏡才以斯皮策為名。
BY: Patrick Pester
FY:樊瑞醬
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