星系級透鏡揭示深空宇宙中的恆星誕生

ALMA望遠鏡陣列透過愛因斯坦環瞥見遙遠的星系

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由於引力對光的扭曲和彎曲,遙遠星系中恆星形成的奧秘以前所未有的細節被揭示出來。

透過將智利的阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列(ALMA)望遠鏡與稱為引力透鏡的自然現象相結合,科學家們以驚人的精度探測了114億光年外星系的細節,並且在此過程中,瞭解了其結構、內容、運動和其他物理特徵。 ALMA的科學家們還製作了一個所謂的“愛因斯坦環”放大效應的影片

“ALMA被設計成為同類中最強大的望遠鏡,但透過利用這個引力透鏡的放大能力,我們能夠研究一個遙遠而神秘的物體,其細節在其他情況下是不可能實現的,”國家射電天文臺(NRAO)的天文學家託德·亨特在一份宣告中說道。[65張驚人的星系圖片]


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“這一組資料催生了一系列非常有趣的研究,證實ALMA為天文界提供了探測遙遠宇宙的新途徑,”亨特說,他是詳細描述這個遙遠星系的七篇科學論文的合著者之一。

愛因斯坦環
作為他的廣義相對論的一部分,阿爾伯特·愛因斯坦 提出了這樣的理論,即大質量物體會彎曲空間和時間。任何穿過彎曲時空的的光都會像宇宙放大鏡一樣起作用——他稱之為引力透鏡。當一個大質量物體,例如星系,與一個遙遠物體對齊時,它會產生一種特殊的引力透鏡,稱為愛因斯坦環。

就這個名為HATLAS J090311.6+003906的特殊星系而言,也被稱為SDP.81,愛因斯坦環使科學家能夠以驚人的細節研究背景星系。ALMA以其最高解析度執行,揭示了以前從未見過的塵埃雲,這些塵埃雲被認為是形成恆星的冷分子氣體團塊。

該望遠鏡還允許天文學家測量星系的旋轉方式並估計其質量。根據新的研究,SDP.81中的氣體不穩定,團塊向內坍塌。 這些團塊可能會在未來形成巨大的新的恆星形成區域,根據NRAO的同一份宣告。研究還表明,前景星系的中心存在一個質量為太陽2億到3億倍的超大質量黑洞。

因為光需要一年時間才能傳播一光年,所以觀察太空中的遙遠距離就類似於回顧過去。這意味著科學家們看到的是星系在宇宙年齡僅為當前年齡的15%時所呈現的樣子——根據宣告,僅在大爆炸後的24億年。

歐洲南方天文臺(ESO)的ALMA望遠鏡位於智利的阿塔卡瑪沙漠,由66個可以以不同方式定位的單獨天線組成,以改變整個儀器的解析度。 在這項研究中,天線處於最寬的間隔位置,最遠可達9.3英里(15公里)。

“重建的星系ALMA影像非常壯觀,”ESO的科學主管兼兩篇論文的合著者羅伯·艾維森在同一宣告中說,“我們可以研究宇宙另一端的星系,它們正在合併併產生大量的恆星。 這就是讓我早上起床的事情!”

研究論文已提交給各個期刊,其中四項研究已被接受發表。

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