131亿岁了还躲猫猫的星系周一·知古通今|周二·牧夫专栏

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文章来源：日本国立天文台
编译：王雨阳
校对：孙宇峰
美编：张少岩
后台：库特莉亚夫卡李子琦胡永葳
【131亿岁了还躲猫猫的星系】原文链接：
https://www.nao.ac.jp/news/science/2021/20210923-alma.html
已知的遥远星系REBELS-12、REBELS-29 ，以及相距不远处的星系REBELS-12-2、REBELS-29-2 ，后两者掩埋于尘埃之中。 ALMA望远镜观测到的碳离子为绿色、尘埃为橘色，哈勃空间望远镜等近红外波段观测为蓝色。已知的遥远星系中，近红外、碳离子、尘埃均有观测，与之相对，本次由ALMA望远镜观测发现的两个星系未在近红外波段观测到。这些星系被认为掩埋于尘埃深处。

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（图片来源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO),NASA/ESA哈勃空间望远镜,ESO,Fudamotoetal.）
在过去二十多年，科学家使用昴星团望远镜、哈勃空间望远镜等进行了大规模巡天观测。观测结果表明，宇宙大爆炸后10亿年内，宇宙中存在大量星系，宇宙早期星系的形成与进化过程相关的研究有了很大的进展。类似的星系中多含有质量为太阳数十倍左右的大质量恒星，虽然它们发出了明亮的紫外线，这些紫外线却被星系所含的尘埃大量吸收、散射。由此，此前在早期宇宙中发现的、掩埋在尘埃中的星系，其恒星形成率均为银河系1000倍以上，是非常少见的星系。
以日本国立天文台、早稻田大学、广岛大学研究人员为中心的国际研究小组，在对ALMA望远镜巡天项目“REBELS”观测到的星系进行研究的过程中，有了意想不到的发现——在原本的目标星系旁边，研究人员发现了多个来自尘埃的无线电波段信号和碳离子发出的强烈的无线电发射谱线。惊讶之余，研究小组使用高感光度的哈勃空间望远镜对这一偶然发现的信号源进行观测，却什么都没有观测到。也就是说，这些信号源几乎没有发出哈勃空间望远镜观测的紫外线波段，表明其来自尘埃掩埋下的星系。
本次偶然发现的掩埋于尘埃中的星系之一，在同类星系中是为观测史上最古老的一个，约存在于131亿年前。更令人惊讶的是，这些星系与此前已知的同类星系不同，其中的恒星形成活动并非爆发式的，而是与此前在130亿年前宇宙中发现的普通星系相近。即，本次发现的星系除了掩埋于尘埃之中以外，与学界普遍了解的星系并无二致。这说明，或许仍有大量被尘埃掩埋的星系未被发现。
本研究对此前的宇宙早期星系形成理论有着重大的影响。与本次发现的星系相类似的星系在早期宇宙中有多少、它们又是如何影响星系整体的进化与形成的，要更加全面地理解这些，还需要我们活用今后的大规模巡天任务，实现星系形成相关理论的进展。
本观测成果以Fudamotoetal.“Normal,Dust-ObscuredGalaxiesintheEpochofReionization”为题，登载于英国《自然》杂志2021年9月23日号。另，电子版于9月22日发表。
责任编辑：王雨阳
牧夫新媒体编辑部
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老鹰星云诞生之柱的红外光影像影像提供:NASA,ESA,Hubble,HLA;影像处理:LuisRomero