星系|天文学家发现巨大星系的古代宝藏科学|星系|天文学

巨大星系的新发现
【星系|天文学家发现巨大星系的古代宝藏】

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哈勃（左面）看不到星系，阿尔玛（右面）看得到星系
图片：王涛等人（《自然》（2019））
天文学家在远方发现了令人费解的巨大星系，它们将成为即将推出的望远镜的关键目标。

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天文学家努力解释附近宇宙中最大星系的起源。这项新发现是使用智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（阿尔玛）做出的，它给出一个解释，但其中有错误的地方。新发现的星系与现今的星系形成模型背道而驰。这一发现对研究银河系演化的科学家来说意义重大。
该研究的第一作者，是来自东京大学天文研究所的王涛，他在写给吉兹莫多的一封电子邮件中表示：“作为观察者，没有什么能与发现新东西相比。我一直对宇宙中的最大星系（也包括超大质量黑洞和星系团）感兴趣，从我获得博士学位以来，我就一直在研究它们的形成和演化。看到我们用阿尔玛在亚毫米波长下，检测到了这些不可见的星系，这是我一生中最美好的回忆之一。”

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以前，科学家们对最遥远（因此也是最早）星系的了解来自它们的紫外光，宇宙不断膨胀，将紫外光拉伸成波长更长的红外光，并通过像哈勃太空望远镜这样的望远镜成像。但这项技术需要星系确实地发出紫外线，这些紫外线能逃离星系，并且不会被介入的尘埃所吸收。根据发表在《自然》上的论文，科学家已经知道这种观测方法低估了他们所看到的巨大星系的数量，并使发现的结果偏向最极端的恒星形成星系。

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“作为观察者，没有什么能与发现新东西相比。”
研究人员确认了63种红外光源，它们出现在斯皮策太空望远镜的红外热像仪中，但波长太长，哈勃望远镜无法检测到。随后，他们跟踪对这些远红外波长也敏感的阿尔玛，并确认了这些巨大星系中的39个星系，存在于大爆炸后约20亿年（或更短）的时代。

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王涛解释说，这些星系很重要，因为科学家以前找不到当今最大星系的祖先候选者。他说：“我们的发现有助于回答这些问题，它提供了证据，来证明宇宙中最大星系的祖先大多灰蒙蒙，并且不受可见光的影响。”
旧问题解决了，新问题又出现了。未参与这项研究的瓦萨天文学教授黛布拉·埃尔梅格林告诉吉兹莫多，目前的模型无法解释这些潜在的巨大星系祖先是如何如此迅速形成的。她说， “他们在哪？研究是找到了它们。可是，为什么他们在那里？我们并不清楚” 。

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阿尔玛
图片：小野幸太郎
科学家们认为，在宇宙形成的最早时期，叫做“暗物质”的神秘物质开始聚集成团，形成了宇宙的网状支架。电磁辐射从物质中分离出来，物质开始聚集在该网的细丝和节点中。星系开始从这些聚集物中形成，并通过吸收网中的气体或相互碰撞而生长。但是艾尔梅格林将这种生长比作滴水，而这些古老的巨大星系的发现，就像留下一个滴水的水龙头，然后稍等一会儿再回来，就发现浴缸已经满了。科学家只是基于他们对星系如何生长的理解，才认为这么大的星系不可能形成得如此之快。分页标题

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王涛解释说，这一发现并不包括太多光谱学的内容，光谱学是可以让科学家确定光源组成的特定波长的光，关于其确切年龄，仍然存在疑问。这一发现留给天文学家许多令人兴奋的工作去做。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的副教授华金·维埃拉审阅了这篇论文，他告诉吉兹莫多， “在接下来的10到20年里，我们将努力了解这些星系，并拼凑出第一个星系是如何形成的，以及它们是由什么组成的” 。
这篇论文标志着及时的发现。詹姆斯·韦伯太空望远镜计划于2021年发射，它对这些红外波长敏感，这将使其成为了解这些早期巨大星系的有用工具。

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埃尔梅格林对天文在线说， “最重要的是，当我们的玩具越大，聚光能力越强，分辨率越高时，我们就能发现更多的东西。这是打开了下一个窗口。”
作者: Ryan F. Mandelbaum
FY: 小蜜蜂
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