天文學家發(fā)現(xiàn)了巨大的古代星系 可以揭示暗物質(zhì)

天文學家利用世界各地和太空中多個天文觀測臺的綜合能力，發(fā)現(xiàn)了以前不為人知的古代大質(zhì)量星系的寶庫。這是同類型中的第一個多重發(fā)現(xiàn)，而且這種類型的星系的豐富無視當前的宇宙模型。這些星系也與超大質(zhì)量黑洞和暗物質(zhì)的分布密切相關(guān)。

哈勃太空望遠鏡為以前看不見的宇宙提供了前所未有的通道，但即使它對宇宙謎題的一些最基本的部分也是盲目的。東京大學天文學研究所的天文學家想要觀察他們長期懷疑在那里的物體，但哈勃無法透露這些物體。新一代的天文觀測臺終于揭示了他們所尋求的東西。

“這是宇宙中137億年生命的前20億年中第一次確認如此龐大的大質(zhì)量星系。這些以前是我們看不到的，”研究員王濤說。“這一發(fā)現(xiàn)違背了宇宙演化時期的當前模型，并將有助于增加一些細節(jié)，這些細節(jié)到目前為止一直缺失。”

但是，如果一個像銀河系一樣大的東西一開始就看不見了?

“來自這些星系的光非常微弱，我們眼睛看不到長波長，哈勃望遠鏡無法察覺，”Kotaro Kohno教授解釋道。“所以我們轉(zhuǎn)向阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)，這是觀看這類事物的理想選擇。我對這個設(shè)施有著悠久的歷史，因此知道它會產(chǎn)生良好的效果。”

構(gòu)成ALMA的66個射電望遠鏡天線中的一些。圖片來源：(c)2019年Kohno等。

盡管這些星系是他們時代中最大的，但它們的光不僅微弱，而且由于它們的巨大距離而被拉伸。當宇宙膨脹時，穿過的光變得拉伸，因此可見光變得更長，最終變成紅外線。拉伸量允許天文學家計算出物體的距離，這也揭示了光從物體發(fā)射的時間。

“很難讓我們的同行相信這些星系與我們懷疑它們一樣古老。我們最初對它們存在的懷疑來自斯皮策太空望遠鏡的紅外數(shù)據(jù)，”王說。“但ALMA的眼睛很敏銳，并且能夠顯示亞毫米波長的細節(jié)，這是探測早期宇宙中存在的塵埃的最佳波長。即便如此，它還是從智利的富有想象力的超大望遠鏡中獲取了更多數(shù)據(jù)來證明我們看到的是古代以前從未見過的大規(guī)模星系。“

這些星系看起來如此微弱的另一個原因是因為即使在現(xiàn)今，更大的星系往往被灰塵覆蓋，這使得它們比它們較小的星系兄弟姐妹更加模糊。

那些大質(zhì)量星系的發(fā)現(xiàn)意味著什么呢?

“星系越大，超大質(zhì)量黑洞就越大。因此對這些星系及其演化的研究將告訴我們更多關(guān)于超大質(zhì)量黑洞的演化，”Kohno說。“大質(zhì)量星系也與隱形暗物質(zhì)的分布密切相關(guān)。這對于塑造星系的結(jié)構(gòu)和分布起著重要作用。理論研究者現(xiàn)在需要更新他們的理論。”

Kotaro Kohno教授。圖片來源：(c)2019年Rohan Mehra--戰(zhàn)略公共關(guān)系部

天文學家也對這39個星系與我們自己的星系有何不同感興趣。如果我們的太陽系在其中一個內(nèi)部并且您在晴朗的夜晚仰望天空，您會看到與熟悉的銀河系圖案完全不同的東西。

“首先，夜空將更加雄偉壯觀。恒星的密度越大，意味著越來越多的恒星會越來越亮，”王說。“但相反，大量的塵埃意味著遙遠的恒星遠不那么明顯，所以這些明亮的近星的背景可能是一個巨大的黑暗空間。”

由于這是第一次發(fā)現(xiàn)這樣一群星系，他們研究的影響現(xiàn)在才剛剛實現(xiàn)?？赡軙性S多驚喜未來。

“這些龐大的星系在光學波長中是不可見的，因此很難進行光譜學研究，這是一種研究恒星種群和星系化學成分的方法.ALMA并不擅長這一點，我們還需要更多東西，”Wang總結(jié)道。“我渴望即將到來的天文臺，如太空詹姆斯韋伯太空望遠鏡，向我們展示這些原始野獸的真正構(gòu)成。”