哈柏再度打破最遠星系紀錄

49太歲

 

　　哈柏太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）再度打破星系的最遠紀錄。一組天文團隊R. J. Bouwens等人發現一個紅移值（redshift，z）高達10的星系UDFj-39546284，相當於距離我們約132億光年遠，換言之，它所發出的光得花132億年才能抵達地球；與宇宙年齡約137億年相較之下，這個星系等於是位在宇宙大霹靂誕生後約4億8000萬年之處，真的是非常年輕。

　　UDFj-39546284是個非常小的星系，僅相當於銀河系的1/100大，且星系中充滿藍色恆星。這些天文團隊花費了一年的時間仔細分析於2009～2010年拍攝的哈柏極深空紅外影像（Hubble Ultra Deep Field— Infrared，HUDF-IR）。在HUDF-IR影像中，UDFj-39546284只是個昏暗的小點，雖然哈柏不能辨別這個星系中的個別恆星，但經由其他證據顯示：這是個緻密星系，充滿熾熱恆星，這些恆星大約是更早的1~2億年前從被暗物質捕獲的氣體中誕生的。

　　先前利用哈柏極深空影像（Hubble Ultra Deep Field，HUDF）找到的最遠星系記錄是Z~8.6，相當於位在宇宙誕生後6億年之處。UDFj-39546284星系與紅移約8的遙遠星系相較之下，這1億7000萬年間的星系內恆星誕生率變化了10倍以上。這對瞭解宇宙早期天體的誕生很重要，因為天文學家到目前為止還不清楚宇宙的第一代恆星究竟是何時出現的，只能藉由從地球觀察到的愈來愈遠的天體來猜測第一代恆星和星系誕生得時間點。

　　哈柏的觀測儀器中，只有波長最長的紅外光可以觀測到原星系，這意味著因宇宙膨脹之故，這些天體所發出的光都因紅位移到紅外波段，所以UDFj-39546284大概已是哈柏能偵測的極限了。天文學家認為，其實在更遠之處應該有所謂的「原星系（proto-galaxies）」，未來將發射升空、取代哈柏太空望遠鏡的韋柏太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）可偵測的波長更長，且靈敏度比哈柏至少高10等以上，所以憑藉它的卓越能力應該可以找到這些更遠、更早也更暗的原星系，或對哈柏已發現的遙遠星系候選天體進行確認。

　　在哈柏升空之前，天文學家只能觀測到z~1的星系，大約是70億光年、宇宙一半年齡之處；1995年拍攝的最早的哈柏深空影像（Hubble Deep Field），大約可偵測到z~4的星系，相當於推進到離地球約90%現今宇宙年齡之處（～120億光年）；2002年於哈柏上安裝先進巡天相機（Advanced Camera for Surveys，ACS）後，天文學家在2004年拍攝哈柏極深空影像，推展到z~6；後來利用哈柏第一代紅外相機Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer繼續推進到z~7；而利用3號廣角行星相機推展到z~8，現在更推展到z~10。

　　天文學家估計，JWST的能力可以達z~15，也就是大霹靂之後僅約2.75億年左右的時期；而宇宙最初的第一代恆星則可能誕生於z~30-15之間。到目前為止，z~1000-10之間是空白領域，天文學家不清楚這段期間內，宇宙從大霹靂誕生後逐漸變暗、變冷的確實過程為何，但或許總有一天會找到答案。

Image credit: NASA, ESA, G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (University of California, Santa Cruz, and Leiden University) and the HUDF09 Team


《 本帖最後由 49太歲 於 2011-1-29 23:53 編輯 》