一個巨大的星系”造船廠”在110億光年外被發(fā)現(xiàn)
一個與之相似的原星系團或許造就了我們的銀河系
如圖是G237原星系團的圖片，其中各異的星系顏色代表著不同的觀測波長（圖片來源：歐洲空間局(ESA)/赫歇爾(Herschel) 和 XMM-牛頓衛(wèi)星； 美國國家航空航天局/斯皮策(Spitzer)； 日本國立天文臺(NAOJ)/斯巴魯(Subaru)； 大雙筒望遠鏡（美國亞利桑那州）； 歐洲南方天文臺(ESO)/可見光和紅外巡天望遠鏡(VISTA)。 波萊塔(Polletta,M)等人。 2021; 小山(Koyama,Y) 等人。 2021）
天文學家們發(fā)現(xiàn)了一個巨大的“造船廠”，那里是星系們的搖籃。我們的銀河系也在一個類似的星系團中孕育而出。
這個被稱為原星系團的巨大結(jié)構(gòu)包含了超過60個星系。它距離地球110億光年之遙。這個距離遠到科學家們只能觀測到其中具有30億年歷史的一部分。
研究者們在2021年的一月份發(fā)表了一篇關(guān)于名為G237的原星系團的文章，它的存在現(xiàn)已得到國際天文學家團隊的證實。這些天文學家又于10月26日在《天文學與天體物理學》雜志上發(fā)表了他們的后續(xù)發(fā)現(xiàn)。
“你可以將類似G237的原星系團視作一種星系造船廠，在這里巨大的星系們被組裝起來。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，來自亞利桑那大學的天文學副教授布蘭達·費萊(Branda Frye)在研究陳述中如是說。
據(jù)費萊說，引力將恒星和其它天體聚攏起來組成了星系，這些星系傾向于進一步聚攏變成星系團。但部分因為這些聚集體所發(fā)出的光太微弱了，不能以可見光形式被觀測到，科學家們對原星系團知之甚少。
研究人員首先使用歐洲航天局的普朗克望遠鏡在電磁光譜的遠紅外區(qū)域觀察到 G237。
現(xiàn)在，科學家們通過后續(xù)的觀測證實了它的存在。在觀測中，他們使用了亞利桑那州的大雙筒望遠鏡，日本的斯巴魯望遠鏡，赫歇爾太空天文天文臺，斯皮策太空望遠鏡和相關(guān)的檔案數(shù)據(jù)。
對G237的早期觀測表明它正在以一種超高但不可持續(xù)的速度創(chuàng)造恒星。“迄今為止在G237中發(fā)現(xiàn)的63個星系中每一個都像是高速運轉(zhuǎn)的恒星工廠，”費萊說。就好像星系正在加班加點組裝恒星一樣。
氫是恒星形成過程中一種重要燃料，但天文學家們一開始卻遇到了一個令人感到困惑的問題：原星系團看上去并沒有足夠的氫元素來支持如此高的造星速度。
研究人員們發(fā)現(xiàn)他們觀測到的一些恒星產(chǎn)自于和G237無關(guān)的星系。將這些無關(guān)的觀測數(shù)據(jù)移除后，這個原星系團的恒星產(chǎn)量依舊很高，所以他們相信像G237一樣的原星系團可以從暗條或者說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創(chuàng)造了“宇宙網(wǎng)”。這些暗條的交叉點也是這些原星系團的誕生之地。這也就意味著類似G237的原星系團可以獲得足夠多的氫來瘋狂造星。
“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，”費萊說。
斯皮策太空望遠鏡，或者說空間紅外望遠鏡設施(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）之后第三個服務于紅外天文學的空間望遠鏡。斯皮策太空望遠鏡還是第一個使用地球追蹤軌道的航天器，這樣的方式后來被開普勒探測器所使用。
斯皮策望遠鏡的計劃任務周期是兩年半，發(fā)射前科學家們預計任務可以延長到5年或者更長的時間，直到機載液氦的供應耗盡。實際上斯皮策望遠鏡在2009年5月15日就沒有足夠的液氦將望遠鏡冷卻到運行所需的極低溫，大多數(shù)儀器無法使用。然而，IRAC相機的兩個波長最短的模塊繼續(xù)以低溫器耗盡之前的靈敏度運行，并繼續(xù)在2020年初的“斯皮策暖化期任務”中使用。
在暖化期任務期間，IRAC的兩個短波模塊在28.7K的溫度下工作，預計與正常狀態(tài)下的任務相比也不會有太多退化。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檔案館（IRSA）。
2003年12月18日，依據(jù)美國國家航空航天局的傳統(tǒng)，該望遠鏡在成功演示后被重新命名。大多數(shù)由科學家委員會命名的望遠鏡都會冠以已故的著名科學家之名，但在SIRTF上科學家們另辟蹊徑，選擇了一場對外公開的天文競賽的名字。此名來自20世紀40年代推廣了空間望遠鏡的天文學家萊曼·斯皮策(Lyman Spitzer)。 他在1946年為蘭德公司(RAND)寫了一份報告，描述了地外觀測站的優(yōu)勢，以及如何利用現(xiàn)有或即將獲得的技術(shù)實現(xiàn)它。正是因為他對火箭和天文學的開創(chuàng)性貢獻，以及“在闡明實現(xiàn)空間望遠鏡計劃的好處中體現(xiàn)的遠見和領導能力”，這樣一個偉大的望遠鏡才以斯皮策為名。
BY: Patrick Pester
FY:樊瑞醬
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