摘要：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)迄今最遙遠(yuǎn)的星系，此發(fā)現(xiàn)清晰展示了將持續(xù)多年的前沿場(chǎng)項(xiàng)目的前景。該項(xiàng)目借助宇宙中天然的放大鏡——前景星系團(tuán)的引力透鏡效應(yīng)，大大增強(qiáng)極遙遠(yuǎn)背景星系的光度。
2014.2.7：由西班牙加納利天文研究所（IAC）和拉古納大學(xué)(ULL)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際天文學(xué)團(tuán)隊(duì)剛剛報(bào)道了他們?cè)冢茖W(xué)）前沿場(chǎng)項(xiàng)目中，對(duì)Abell 2744星系團(tuán)觀測(cè)數(shù)據(jù)的首個(gè)分析結(jié)果：他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)迄今最遙遠(yuǎn)的星系，此發(fā)現(xiàn)清晰展示了將持續(xù)多年的前沿場(chǎng)項(xiàng)目的前景。該項(xiàng)目借助宇宙中天然的放大鏡——前景星系團(tuán)的引力透鏡效應(yīng)，大大增強(qiáng)極遙遠(yuǎn)背景星系的光度。通過(guò)組合哈勃和斯必澤的數(shù)據(jù)，天體物理學(xué)家能夠更好地確定這個(gè)早期星系的性質(zhì)，明顯超過(guò)以前研究過(guò)的同時(shí)期的此類(lèi)樣本。這個(gè)編號(hào)Abell 2744_Y1的星系，僅有銀河系的1/30直徑，但其產(chǎn)生恒星的速率至少是銀河系的10倍。從地球上看去，這個(gè)星系存在于宇宙大爆炸后僅6.5億年的時(shí)代，研究者介紹說(shuō)，這是回溯到如此早期時(shí)代看到的最亮星系之一；本研究給早期宇宙中星系的性質(zhì)和密度添加了新的限制。研究報(bào)告已經(jīng)發(fā)表在《天文學(xué)和天體物理學(xué)通訊》期刊上。
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在哈勃前沿場(chǎng)的Abell 2744圖像邊緣發(fā)現(xiàn)的超年輕星系。版權(quán)：NASA，ESA，STScI；研究者團(tuán)隊(duì)，下同。本文譯自 http://www.iac.es/ 相關(guān)信息。
由IAC和ULL領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際天文學(xué)團(tuán)隊(duì)剛剛完成了他們?cè)冢茖W(xué)）前沿場(chǎng)項(xiàng)目中，對(duì)Abell 2744星系團(tuán)的觀測(cè)數(shù)據(jù)的首次分析。該項(xiàng)目是由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（HST）和斯必澤紅外（Spitzer）空間望遠(yuǎn)鏡共同實(shí)施、將持續(xù)多年的科學(xué)觀測(cè)項(xiàng)目。分析的第一個(gè)結(jié)果是發(fā)現(xiàn)了一個(gè)迄今最遙遠(yuǎn)的星系，此發(fā)現(xiàn)清晰展示了哈勃前沿場(chǎng)項(xiàng)目的潛力。研究報(bào)告已經(jīng)發(fā)表在《天文學(xué)和天體物理學(xué)通訊》期刊上。
除了IAC和ULL外，研究團(tuán)隊(duì)成員還來(lái)自法國(guó)天體物理和行星科學(xué)研究所、里昂（Lyon）天體物理研究中心；瑞士日內(nèi)瓦（Geneva）大學(xué)、洛桑（Lausanne）聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）；美國(guó)亞利桑那（Arizona）大學(xué)。
感謝高分辨率的哈勃可見(jiàn)光、近紅外圖像和斯必澤的紅外數(shù)據(jù)，天體物理學(xué)家能夠更好地確定這個(gè)早期星系的性質(zhì)，明顯超過(guò)以前研究過(guò)的同時(shí)期的此類(lèi)樣本。這個(gè)編號(hào)Abell 2744_Y1的星系，僅有銀河系的1/30直徑，但其產(chǎn)生恒星的速率至少是銀河系的10倍。這個(gè)星系存在于宇宙大爆炸后僅6.5億年的時(shí)代，它發(fā)出的光經(jīng)過(guò)130多億年才到達(dá)地球的望遠(yuǎn)鏡，也成為如此早期時(shí)代看到的最亮星系之一。從天文學(xué)上說(shuō)，離我們?cè)竭h(yuǎn)的天體，光需要越多的時(shí)間抵達(dá)我們這里。因此前沿場(chǎng)項(xiàng)目擴(kuò)展了天文學(xué)家的觀測(cè)極限。本研究給早期宇宙中星系的性質(zhì)和密度添加了新的限制。
上個(gè)月在美國(guó)華盛頓特區(qū)召開(kāi)的全美天文學(xué)大會(huì)上，太空望遠(yuǎn)鏡科研所（STScI）公布了它接下來(lái)三年的旗艦項(xiàng)目——哈勃前沿場(chǎng)項(xiàng)目（Hubble Frontier Fields）。按照該項(xiàng)目的規(guī)劃，美國(guó)宇航局（NASA）的三個(gè)最強(qiáng)大的空間望遠(yuǎn)鏡——哈勃、斯必澤和錢(qián)德拉（Chandra）X線空間望遠(yuǎn)鏡將通力協(xié)作，投入大量的時(shí)間觀測(cè)6個(gè)超級(jí)星系團(tuán)，它們的強(qiáng)大引力將作為天然的放大鏡聚集遙遠(yuǎn)的背景星系的光，增加我們觀測(cè)到宇宙邊緣的暗淡星系的機(jī)會(huì)。天文學(xué)家將首次得以研究宇宙誕生十億年間暗淡的小星系。
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哈勃拍攝的Abell 2744星系團(tuán) |
第一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間曝光的星系團(tuán)Abell 2744于上個(gè)月獲得數(shù)據(jù)，是迄今單個(gè)星系團(tuán)的最深度曝光圖像，堪比此前對(duì)天空中空白區(qū)進(jìn)行深度曝光的哈勃超級(jí)深空?qǐng)觥Ｋ械那把貓?chǎng)項(xiàng)目的星系團(tuán)目標(biāo)都經(jīng)過(guò)仔細(xì)挑選，是本研究中最合適的目標(biāo)。
感謝星系團(tuán)的引力透鏡效應(yīng)，背景星系的圖像大幅增強(qiáng)、變大。該效應(yīng)相當(dāng)于使哈勃的鏡面變大了數(shù)百倍。
精于極遙遠(yuǎn)星系研究的IAC的博士后尼古拉斯？拉波特（Nicolas Laporte），對(duì)哈勃的高分辨率圖像深表歡迎：“我們預(yù)期能在靠近星系團(tuán)核心的區(qū)域發(fā)現(xiàn)非常遙遠(yuǎn)的星系，因?yàn)榇颂幍墓夥糯蟪潭茸疃唷５牵@次發(fā)現(xiàn)的星系很接近哈勃圖像的邊緣，此處的引力增強(qiáng)效應(yīng)并不大。我們真幸運(yùn)，能在并不大的哈勃視場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)它。在由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Hakim Atek領(lǐng)導(dǎo)的相關(guān)研究中，分析了更多的星系，但沒(méi)有一個(gè)星系比Abell 2744_Y1更遠(yuǎn)。”
斯必澤紅外望遠(yuǎn)鏡對(duì)星系團(tuán)也實(shí)施了觀測(cè)，分析它的觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠判斷Abell 2744_Y1星系的性質(zhì)。此前哈勃的觀測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)很好地估算了該星系的距離，IAC的博士后研究生Alina Streblyanska 評(píng)估了哈勃數(shù)據(jù)與斯必澤數(shù)據(jù)的組合分析：“它們都顯示，Abell 2744_Y1星系不但含有恒星，還有大量的氣體。”
ULL教授兼IAC研究組領(lǐng)導(dǎo)Ismael Pérez-Fournon，去年他的團(tuán)隊(duì)借助赫歇爾（Herschel）紅外空間望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了早期宇宙中的一個(gè)超級(jí)產(chǎn)星工廠——HFLS3星系。他比較了兩者：“HFLS3在遠(yuǎn)紅外區(qū)域能力超群，它處于宇宙大爆炸后約8.8億年的時(shí)代。而Abell 2744_Y1是個(gè)小星系，質(zhì)量更小、更遙遠(yuǎn)，顯然更難代表早期宇宙的情況。就了解星系形成和演化而言，所有的星系種類(lèi)都同樣重要。”
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PDF插圖，Abell2744_Y1各個(gè)波段的圖像。它很可能是電離氧的[OⅢ]和電離氫H-β線（都在藍(lán)光區(qū)域）在經(jīng)8倍紅移后產(chǎn)生的。 |
為了與哈勃觀測(cè)相協(xié)調(diào)，斯必澤和錢(qián)德拉望遠(yuǎn)鏡都對(duì)前沿場(chǎng)的星系團(tuán)目標(biāo)進(jìn)行了超深度曝光。從2013年末開(kāi)始，哈勃和斯必澤對(duì)第一個(gè)目標(biāo)（Abell 2744）的觀測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)向整個(gè)科學(xué)界公開(kāi)。
雖然哈勃、斯必澤、錢(qián)德拉的前沿場(chǎng)項(xiàng)目觀測(cè)尚處于早期階段，但新項(xiàng)目已經(jīng)顯示了在研究第一代發(fā)光天體方面的特殊潛能。像其他的哈勃深空?qǐng)鲰?xiàng)目一樣，全球的地基和空間望遠(yuǎn)鏡都可以加入前沿場(chǎng)的觀測(cè)項(xiàng)目中。預(yù)期我們將為未來(lái)的觀測(cè)研究留下空前巨大的科學(xué)遺產(chǎn)數(shù)據(jù)，比如當(dāng)前的加納利巨型望遠(yuǎn)鏡（GTC），以及未來(lái)的詹姆斯？韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，以及像E-ELT這樣的巨型望遠(yuǎn)鏡等。
譯注：哈勃深空?qǐng)觥⒊?jí)深空?qǐng)雠臄z的天區(qū)是挑選過(guò)的天空中恒星最稀疏的區(qū)域，位于天爐座。對(duì)遙遠(yuǎn)星系而言，紅移越大，距離越遠(yuǎn)。這些距離用紅移表示，比直接表示為多少億光年更方便，因?yàn)楹笳咝枰f(shuō)明這個(gè)距離是如何定義的（由于宇宙膨脹，我們要說(shuō)明100億光年是按什么時(shí)候計(jì)算的，這點(diǎn)要說(shuō)清很麻煩）。
