天文學家研究遙遠宇宙時意外獲得重力的幫助

49太歲

 

　　天文學家利用哈柏太空望遠鏡觀測資料研究遙遠宇宙的星系過程中，意外獲得重力的幫助。澳洲墨爾本大學（University of Melbourne）Stuart Wyithe、美國俄亥俄州立大學嚴灝景（Haojing Yan）等人表示：那些目前已知最遙遠的星系觀測資料中，約有20%以上比它們原本真正的亮度還亮，這是因為受到「強重力透鏡效應（strong gravitational lensing effect）」作用的結果。這項發現可能會改變現行天文學家對於早期宇宙中星系如何形成的認知，並因而更期待未來能利用韋柏太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）進行最遠星系的研究。

　　重力透鏡是指遙遠星系和地球之間有質量龐大的天體，受此大質量天體的重力影響，使遙遠星系的光有如穿過放大鏡一般得以聚集，讓天文學家可以看到多一點的遙遠星系細節。天文學家早已知道強重力透鏡效應，但認為它發生次數稀少，對星系巡天研究的影響不大。重力透鏡效應可將遙遠星系的光聚集使它們變亮而得以研究，不然這些昏暗的遙遠星系都將在宇宙之海中不見蹤跡；然而另一方面，受到重力透鏡效應的影響，所觀測到的並不是這些天體真正的大小，因此天文學家必須修正受到重力透鏡影響的星系資料，才不致得到錯誤結論。

 

　　Wyithe等人研究哈柏極深空區（Hubble Ultra Deep Field，HUDF）的資料，研究遠達130億光年的天體，換言之，是在宇宙誕生後不到10億年的嬰兒時期，希冀瞭解宇宙在嬰兒時期中有多少星系是亮的、多少是暗的，藉以檢測有被放大的星系會如何干擾天文學家的判斷力。然而，即使在哈柏的鷹眼下，這些極遙遠的星系仍非常小而難以辨別哪個星系有被放大。雖然這些天文學家還沒有任何儀器可以直接偵測重力透鏡特徵來證實他們的預測，不過透過某些間接的試驗性證據，Wyithe等人仍能證明宇宙早期的星系大量受到重力透鏡效應影響，其中關鍵之處就在遙遠星系和前景星系之間的關連性。

　　重力透鏡有時會扭曲星系的外型，或改變它們的亮度，有時則會使同一遙遠星系的光分裂而形成2個甚至更多的星系影像。嚴灝景等人透過統計分析，發現；HUDF影像中，非常遙遠的星系比它們鄰近的星系還暗很多，但數量多很多，有20～30%的遙遠星系剛好都位在前景星系附近，因此絕大多數的遙遠星系很可能都是重力透鏡成像者；如果未來繼續研究，很這個比例或許還要更高。此外他們也建議：未來天文學家利用新一代太空望遠鏡JWST搜尋遙遠星系時，在鄰近前景星系的天區找到的機會將會高很多。


《 本帖最後由 49太歲 於 2011-1-20 09:35 編輯 》