新的星系图像揭示了宇宙的一个断断续续的开端

诺丁汉大学

来自碎片研究信用碎片研究团队的图片

新的图像揭示了关于宇宙中第一批恒星和结构是如何形成的详细线索,并表明银河系的形成是断断续续的。

来自诺丁汉大学和Centro de Astrobiología (CAB, csci - inta)的国际天文学家团队使用哈勃太空望远镜(HST)和大卡纳里亚望远镜(GTC)的数据,即所谓的前沿场,来定位和研究附近宇宙中一些最小的微弱星系。这揭示了星系的形成可能是断断续续的。第一个结果刚刚发表在《皇家天文学会月刊》(MNRAS)上。

天文学家几十年来一直试图回答的最有趣的问题之一是第一个星系是如何以及何时形成的。关于恒星是如何形成的,一种可能性是,星系中第一批恒星的形成是以稳定的速度开始的,慢慢地建立起一个越来越大的系统。另一种可能是恒星的形成更为剧烈和不连续, 强烈但短暂的恒星形成爆发是由合并和气体吸积增强等事件触发的。 

“星系的形成可以比作一辆汽车”,这篇论文的合著者之一、西班牙Centro de Astrobiología (CAB/ csci - inta)的Pablo G. Pérez-González解释道,他是这项研究背后国际合作的主要研究者。“第一个星系可能有一个‘柴油’恒星形成引擎,缓慢但持续地增加新的恒星,没有太多的加速度,并在很长一段时间内缓慢地将气体变成相对较小的恒星。或者形成过程可能是不稳定的,恒星形成的爆发产生了难以置信的大恒星,扰乱了星系,使其停止了一段时间甚至永远的活动。每一种情况都与不同的过程有关,比如星系合并或超大质量黑洞的影响,它们对我们生命所必需的碳或氧的形成时间和方式有影响。”

天文学家利用一些宇宙中质量最大的星系团的引力透镜效应和来自一个名为“高z红色和死源(碎片)调查”的项目的特殊GTC数据,寻找宇宙中最早形成的星系的附近类似物,以便对它们进行更详细的研究。

诺丁汉大学的亚历克斯·格里菲斯博士是这项研究的英国首席研究员之一,他解释道:“在我们拥有新的詹姆斯·韦伯太空望远镜之前,我们无法观测到有史以来形成的第一批星系,因为它们太暗了。因此,我们在附近的宇宙中寻找类似的动物,并用目前最强大的望远镜对它们进行了解剖。”

研究人员将最先进的望远镜(如HST和GTC)的能力与“自然望远镜”的帮助结合起来。来自曼彻斯特大学的Chris Conselice教授是这项研究的合著者,他说:“一些星系生活在大群体中,我们称之为星团,其中包含大量的质量,以恒星的形式存在,但也有气体和暗物质。它们的质量如此之大,以致于时空弯曲,就像自然望远镜一样。我们称它们为引力透镜,它们使我们能够以更高的空间分辨率,增强亮度,看到微弱和遥远的星系。”

对这些巨大星团的观测作为引力望远镜是前线野外调查的基础。研究表明,该星系的形成很可能是断断续续的,先是活动爆发,然后是平静。诺丁汉大学的格里菲斯博士说:“我们的主要研究结果是,星系形成的开始是断断续续的,就像颠簸的汽车引擎一样,有一段时期是恒星形成增强的时期,之后是静止的时期。”星系合并不太可能在触发这些恒星形成的爆发中扮演重要角色,而更可能是由于其他原因增强了气体吸积,我们需要寻找这些替代方法。

“我们之所以能够找到这些物体,是因为哈勃太空望远镜提供了高质量的碎片数据和成像数据,用于探测非常小的星系中新形成的恒星加热的热气体。这种热气体以特定波长发射,我们称之为发射线,就像霓虹灯一样。分析这些发射线可以提供一种洞察力进入星系的形成和演化。”。 

“与GTC一起进行的碎片前沿场观测提供了有史以来最深的数据,用于通过它们的恒星发现矮星系  这篇论文的合著者之一、GTC碎片前沿场项目的主要研究者佩雷斯·冈萨雷斯补充道:“发射线使我们能够识别最近触发恒星形成的系统。”。

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