宇宙中最古老的星系 围绕银河系的4个黯淡小星系

新浪科技
2018-08-21

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新浪科技2018-08-21

环绕计算机模拟的银河系运转的卫星星系分布图
环绕计算机模拟的银河系运转的卫星星系分布图。蓝色圆圈内是较明亮的卫星星系,白色圆圈内则是异常黯淡的卫星星系(已经在图片中不怎么能看清)。这些异常微弱的星系可能是宇宙中最古老的星系。

环绕计算机模拟的银河系运转的卫星星系分布图。这项研究为研究宇宙起源提供了新线索。
环绕计算机模拟的银河系运转的卫星星系分布图。这项研究为研究宇宙起源提供了新线索。

西班牙科学家发现了银河系中最古老的恒星之一
西班牙科学家发现了银河系中最古老的恒星之一

8月21日消息,据国外媒体报道,天文学家发现围绕银河系运转的4个小型星系,这些星系可以追溯到130亿年前,在大爆炸之后不久就出现了,可能是宇宙中最古老的星系。

这些矮星系(又称为卫星星系)通过引力作用环绕着银河系,就像月球与地球的关系,只是在更大尺度上。研究人员将这一发现的意义与“在地球上发现第一批人类的遗骸”相提并论。

英国杜伦大学计算宇宙学研究中心和美国哈佛-史密松天体物理中心的研究人员表示,这一发现为研究宇宙起源提供了新线索。这些卫星星系分别被称为Segue-1、牧夫座矮星系(Bootes I)、Tucana II和大熊座I矮星系(Ursa Major I),都是非常黯淡的卫星星系,而且被认为是最早形成的一类星系。

杜伦大学计算宇宙学研究中心主任卡洛斯·弗伦克(Carlos Frenk)教授说:“在银河系的‘自家后院’中,发现宇宙中最早形成的一些星系,这在天文学上的意义就相当于发现最早居住在地球上的人类遗骸。这真是太令人兴奋了。”研究人员阿丽丝·迪森(Alis Deason)说:“这是一个很好的例子,说明了如何通过观察银河系中一些最小的矮星系来了解早期宇宙。”

据推测,当宇宙年龄约为38万年时,第一批原子诞生了。这些微小的氢原子是元素周期表中最简单的元素。当原子聚拢成团并开始冷却时,它们逐渐稳定在大爆炸产生的暗物质“晕”中。这段冷却时期被称为“宇宙黑暗时代”(Cosmic dark ages),持续了大约1亿年。最终,在暗物质晕中冷却的气体变得不稳定,开始形成恒星。这些天体便组成了最早的星系,并为宇宙带来了光亮,宇宙黑暗时代由此结束。

这项研究的结果发表在近期的《天体物理期刊》(The Astrophysical Journal)上,揭示了形成于“宇宙黑暗时代”、如今已经非常黯淡的一组矮星系。该研究还发现了另一组形成于数亿年后、稍微明亮一些的星系。

在第一批恒星发出的强烈紫外辐射下,氢气被电离,然后冷却形成更加庞大的暗物质晕。值得注意的是,研究团队发现他们此前开发的一个星系形成模型与这些星系的数据完美吻合。这使他们得以推断这些卫星星系形成的时间。弗伦克教授说:“我们的发现支持了目前有关宇宙演化的模型,即‘ΛCDM模型’(ΛCDM Model或Lambda-CDM Model),模型中组成暗物质的元素粒子驱动了宇宙演化。”

第一批星系发出的强烈紫外辐射通过电离的方式摧毁了剩余的氢原子,使氢气云难以冷却并形成新恒星。接下来几十亿年中,星系形成过程停滞下来,没有新的星系能够形成。最终,暗物质晕变得如此巨大,甚至电离气体都可以冷却。星系重新开始形成,并最终以极为壮观的明亮星系——比如我们所处的银河系——的形式出现。

索纳克·博斯(Sownak Bose)此前是计算宇宙学研究中心的博士生,如今是哈佛-史密松天体物理中心的研究人员,他说:“这项工作很好的一个方面是,它强调了理论模型的预测与真实数据之间的互补性。十年前,银河系附近那些最微弱的星系可能都会被雷达忽视,”博斯补充道,“随着现在和未来星系调查的灵敏度不断提高,一大批最小型的星系出现了,使我们能够在新的领域中检验理论模型。”

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