在過去幾年裡,已知最遙遠星系的頭銜幾經易手,因為各個研究團隊都聲稱發現了早期宇宙中越來越遙遠的天體。現在,一組天文學家使用哈勃太空望遠鏡初步確定了一個新的紀錄保持者:一個非常遙遠的星系,其光線經歷了宇宙137億年曆史的大部分時間才到達人類的望遠鏡。
透過回溯到大爆炸後幾億年的時間,哈勃觀測到了這個被稱為 UDFj-39546284 的星系,它看起來只是紅外光中的一小塊模糊斑點。該星系曾經一度成為已知最遙遠星系——它之前被另一組天文學家使用哈勃影像識別出來,但後來被一個更新的、看似更遙遠的發現所取代。然而,新的資料表明 UDFj-39546284 的紅移為 11.9,對應於大爆炸後 3.8 億年。這比之前認為的還要遙遠,使這個古老的星系重新回到榜首。(紅移量化了在膨脹的宇宙中,物體的發射光波長向光譜的紅色端延伸了多少,是天文學家首選的遠距離物體距離測量方法。)
然而,對於宇宙學家來說,更重要的是,新的研究人員不僅識別了一個,而是七個很可能是遙遠星系的物體,它們的紅移都為 8.5 或更高——也就是說,都在大爆炸後的 6 億年內。這項宇宙普查的結果可能有助於研究人員確定宇宙歷史最初十億年中究竟發生了什麼,當時最早的恆星和星系發出的紫外線使曾經不透明的星系際介質的氫電離。眾所周知,再電離時代有效地消除了普遍存在的宇宙迷霧,使宇宙處於透明狀態,今天我們能夠觀察到數十億光年外的物體。
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“當然,最遙遠的物體很有趣,”加州理工學院的理查德·埃利斯,一篇將發表在《天體物理學雜誌快報》上的研究報告的主要作者在 12 月 12 日關於這些發現的電話會議上說。“但是,重要的是普查,是這七個物體,它們首次向我們表明了再電離時代核心天體的數量。”
結合對幾億年後星系的研究,新的觀測結果為再電離的速度提供了線索。“在我們的文章中,我們描述了當我們探究宇宙歷史,進入這個再電離時代時,物體數量非常平穩地下降,”他說。“再電離是一個擴充套件的過程。它與星系的逐漸增長有關。”
但是,再電離可能在哈勃發現的最早星系之前大約 2 億年就開始了。因此,故事的開始可能必須等待哈勃的繼任者,該望遠鏡定於 2018 年發射。“這很可能就是哈勃能夠深入探測再電離時代的深度,”埃利斯指出。“但我們有把握地預測,在再電離時代,會有更多的星系可以被詹姆斯·韋伯太空望遠鏡探索。”
美國宇航局科學主管約翰·格倫斯費爾德說,他作為一名宇航員,在 2009 年最後一次幫助維修和升級了哈勃,“我們真的將哈勃推向了遠超其最初想象的水平。”