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新發現遠古星系形成有異 助了解星系起源、黑洞演化

2019/8/9 — 10:12

智利 ALMA 天文望遠鏡
Credit: Iztok Bončina/ESO

智利 ALMA 天文望遠鏡
Credit: Iztok Bončina/ESO

星系起源一直是天文學難題,最新刊於《自然》的研究指,發現一個遠古星系團,其形成方法更與現有星系起源模型不同,不僅可助科學家了解星系演化秘密,更為巨型黑洞以及暗物質分佈提供新線索。

遠古巨型星系團離地球甚遠,以往科學家只能利用天文望遠鏡的紫外光數據了解它們。然而,類似研究方法令科學家只觀察到可釋出紫外光的星系,而紫外光釋出時,也可能遭星塵影響。換言之,單以紫外光觀察星系會大幅限制人類觀察到的星系數量,因而未能全面建立一套模型解釋宇宙機制。

東京大學研究團隊利用史匹哲太空望遠鏡 (Spitzer Space Telescope) 上的紅外線測量儀器,辨識到 63 個紅外線光源。這些光源波長較長,一般無法被哈勃太空望遠鏡測量到。研究人員再利用另一組名為 ALMA 的智利天文望遠鏡測量這些遠紅外線數據,確認當中有 39 個大型星系大概在宇宙大爆炸 (The Big Bang) 發生後約 20 億年出現。它們最初釋出的光線會在星空散發。光線會因宇宙膨脹,而被改變,令其變成紅外線。

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圖左為哈勃太空望遠鏡可觀察到的星體,當中 1-4 的位置只有 ALMA 觀察到有星體存在。
Credit: The University of Tokyo/CEA/NAOJ

圖左為哈勃太空望遠鏡可觀察到的星體,當中 1-4 的位置只有 ALMA 觀察到有星體存在。
Credit: The University of Tokyo/CEA/NAOJ

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有份參與研究的天文學家王濤指,今次發現的遠古星系相信是一些現代星系的前身。現時研究反映宇宙間尚存有大量未能測量到、並由星塵所組成的星系。另外,研究人員亦指出,越大型的星系就會擁有越巨型的黑洞。今次發現也有助了解黑洞演化機制,以及與其極為相關的暗物質分佈等。

新發現亦帶來新問題。現有宇宙模型未能解釋這些遠古星系可怎樣在短時間內形成,而現有研究方法也未可準確估計到這批星系年齡。相信未來還需一段時間,才可將此類難題逐一解答。

 

來源:
Gizmodo, Astronomers Uncover Ancient Treasure Trove Of Massive Galaxies, 8 August 2019
EurekAlert, A long time ago, galaxies far, far away, 7 August 2019

報告:
Wang. T., Schreiber, C., Elbaz, D. & et al. (2019). A dominant population of optically invisible massive galaxies in the early Universe. Nature, 572, 211–214. DOI:10.1038/s41586-019-1452-4

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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