2015-03-05有成熟面容的年轻星系A1689-zD1

  光的传播需要时间,因此观察的天体愈远,看到的通常是愈古远之前的年轻模样。哥本哈根大学(University of Copenhagen)天文学家Darach Watson等人最近发现迄今已知最远、最年轻的星系之一的A1689-zD1,其演化程度比预期的还多许多,甚至有一部份区域的尘埃分布非常类似像银河系这样的成熟星系,让这些天文学家颇感意外。

  尘埃是生命发展与存在的必需品,因为行星、复杂分子和一般恒星的形成过程都需要尘埃的参与与协助。这些天文学家认为:这个星系或许可让科学家在这么远的早期宇宙中,测量一个恒星正在形成的星系中的尘埃,也提供证据证明大霹雳(Big Bang)的确有星系会快速演化。

  Watson等人利用ALMA电波阵列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)捕捉A1689-zD1这个星系中低温尘埃发出的昏暗光辉,然后再利用欧南天文台(ESO)位在智利的超大望远镜(Very Large Telescope)上的X-射手(X-shooter)仪器测量它的距离。

  A1689-zD1的红移值(redshift, z)高达7.5,相当于位在大霹雳后仅约7亿年的宇宙早期中。由于非常遥远,所以它其实暗到根本观测不到,即使利用太空望远镜也一样;但是它的前方恰好有个Abell 1689星系团,透过Abell 1689星系团的重力使A1689-zD1的光被聚焦并变亮这样的「重力透镜效应(gravitational lens)」,方使A1689-zD1得以被观测到。

  A1689-zD1是个相当中庸的星系,远比同时期已研究过的许多星系还轻与暗,因此其实比那些星系还更像宇宙早期该有的典型星系模样。A1689-zD1是处在所谓的「再游离(reionisation)」时期,此时受到最早出现的第一代恒星的影响而使宇宙逐渐变得透明,结束了以往的黑暗时期(Dark Ages)。

  宇宙最初的元素几乎都是氢与氦,之后经历一代一代的恒星演化而制造并释放出愈来愈多的重元素(或称金属元素,metal)到宇宙空间里。A1689-zD1是处在这么年轻的宇宙中,按理来说此时的化学组成相对单纯;但让这些天文学家感到讶异的是:A1689-zD1居然发出大量红外辐射,显示这个星系已经拥有许多恒星,且重元素含量相当显著,这意味着这个星系不仅含有非常丰富的尘埃,而且其尘埃相对于气体的比例(dust-to-gas ratio)与经过演化的成熟星系类似。

  虽然尚不明白A1689-zD1内这众多的尘埃究竟怎么来的,但这个星系在宇宙仅数亿岁的非常年轻时期就达到Watson等人观测到的尘埃量,以宇宙时间尺度动辄数十亿年而言,A1689-zD1的尘埃制造速度真的非常快。从观测结果估算:它约在大霹雳后的5.6亿年开始形成恒星,恒星形成率温和而不猛烈,或是曾经历非常快速、极猛烈的星遽增时期而后恒星形成速度便开始降低。

资料来源:http://www.eso.org/public/news/eso1508/ , 2015.03.02, KLC

http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1349 

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