http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2012-11-23
最新发现宇宙最遥远始祖星系 距地133亿光年
本张通过引力透镜放大的照片中，科学家发现了迄今观测中最遥远的星系，图中小框中的昏暗天体便是
腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，通过结合美国宇航局、欧洲空间局共同打造的哈勃空间望远镜和美国宇航局的斯皮策红外空间望远镜，天文学家发现了可能是迄今所观测到的宇宙最遥远星系，该过程中还使用了引力透镜观测技术。最新发现的天体存在于133亿年前，而宇宙的年龄仅为137亿年左右。科学家将新发现的天体命名为MACS0647-JD，存在于宇宙大爆炸发生后的4.2亿年，该天体发出的光在宇宙空间中旅行了近133亿年才抵达地球，红移值高达11。
本观测计划来自哈勃空间望远镜执行的一项星系集群透镜探测与超新星调查计划（CLASH），通过大质量星系集群扭曲时空所产生的“超级透镜”来观测背景天体，该现象也被称为引力透镜。荷兰莱顿大学研究人员、本项调查论文的合著者雷哈德•布文斯（Rychard Bouwens）认为使用引力透镜发现宇宙最遥远天体可能是一次偶然，这一最新发现超过了我们此前对CLASH计划的期望，是一个难以置信的发现。
沿着该路径往前推移80亿光年，来自MACS0647-JD天体的远古光线在大质量星系群MACS J0647.7+7015周围徘徊，由于引力透镜效应的作用，研究小组通过哈勃空间望远镜观测到MACS0647-JD天体的放大图像。前景大质量星系集群重塑了遥远星系的光线，使得它们看起来更加明亮，虽然在哈勃图像中还是一个很小的点。根据美国空间望远镜研究所的研究人员马克•珀斯特曼（Marc Postman）介绍：“前景大质量星系集群产生的观测效果是任何一台人造望远镜所不能及的。”
科学家分析MACS0647-JD天体可能是原始星系形成的第一阶段，跨度大约为600光年，而银河系的跨度可达到15万光年左右。从质量上看，该“婴儿星系”质量大致等于1亿至10亿倍太阳质量，是银河系质量的0.1%至1%。但空间望远镜科学研究所的科学家、本项研究的第一作者丹•科尔（Dan Coe）认为MACS0647-JD天体可能是一个星系的“基础模块”之一，自其诞生后的130亿年间，它可能与其他星系发生几十、上百或者上千次的星系合并事件。
对于这个惊人的发现，研究团队在确定其为迄今发现的最遥远星系之前花了几个月的时间来排除关于该星系生世的其他解释，这项工作是非常重要的，比如红巨星、褐矮星或者古来的弥散尘埃星系都可能与宇宙早期星系的图像相似，因此需要详细排查。哈勃空间望远镜通过17个滤光器对MACS0647-JD天体周围的区域进行了观测，波长跨度从近紫外到近红外。即便是这样，也不能完全排除其他干扰的可能性，最后科学家将斯皮策空间望远镜的红外波长图像作为最后的确定数据。
凭借当前人类的观测技术，MACS0647-JD天体实在是太遥远了，因此通过普通光谱学较难以确认它与地球的距离。然而，目前所有的证据都显示这个诞生于早期宇宙的婴儿星系是新的最遥远天体记录的保持者。可以预见，MACS0647-JD天体将作为美国宇航局詹姆斯韦伯空间望远镜的首要观测目标，后者将于2018年发射入轨，能对该天体进行最终的距离测量并研究更多的详细信息。
[腾讯网]
宇宙“黑暗时期”发现高红移星系
哈勃望远镜拍摄的MACS 1149-JD星系（右下图），左侧为MACS J1149+2223超星系团
腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，约翰·霍普金斯大学的天文学家小组联合当前世界上最强大的两台空间望远镜之一：美国国家航空航天局斯皮策红外空间望远镜与哈勃光学/红外空间望远镜发现了可能是迄今为止所观测的最遥远星系。
天文学家发现一个编号为MACS J1149+2223的超星系团强大引力场使得周围时空发生扭曲，形成了巨大的“引力透镜”，使得一个背景星系的昏暗光线放大了15倍，该星系被认为很有可能是迄今为止发现的最遥远星系，科学家将其编号为MACS 1149-JD。
这支天文学家小组的首席为约翰·霍普金斯大学的科学家郑伟（Wei Zheng，音译），发现宇宙诞生后仅五亿年的早期星系，这个年轻星系发出的光线被轨道望远镜捕捉到了。科学家认为MACS 1149-JD星系存在的宇宙时期是非常值得关注的，宇宙经历了一段被称为“黑暗时期”的演化阶段，在此之后宇宙诞生了第一批星系并出现了可见的星光。因此发现早期宇宙中的MACS 1149-JD星系打开了探索最深、最遥远宇宙历史的一个窗口。
根据约翰·霍普金斯大学艺术与科学学院亨利·A·罗兰物理和天文学系的首席科学家郑伟介绍：“MACS 1149-JD星系或是最遥远的星系，我们未来的研究工作将涉及对该星系的观测，并希望发现早期宇宙中最早的天体以及宇宙的‘黑暗时期’是如何结束之谜。”MACS 1149-JD星系存在于宇宙诞生后的五亿年左右，目前普遍的观点认为宇宙诞生于137亿年前的大爆炸，该星系的光线抵达美国国家航空航天局的空间望远镜之前已经旅行了132亿年之久。
换句话说，斯皮策红外空间望远镜和哈勃空间望远镜探测到的光线来自于年龄仅相当于现在3.6%的早期宇宙。从技术上看，该星系的红移值达到了9.6，即Z=9,6。当物体移动时发出的电磁波谱向红光方向移动，所体现的是该物体运动方向正远离我们，由于宇宙的膨胀，天文学家通常使用红移值或者来表示宇宙的距离，即哈勃红移，有些研究中也用退行速度来表征红移。科学家发现该星系不同与以往在早期宇宙中所观测到的天体，较为明显的是后者一般体现在单一波段上，但MACS 1149-JD星系则通过五个不同的波段进行观测。
对早期宇宙采用“引力透镜“效应进行观测是哈勃星系团引力透镜与超新星巡天计划(CLASH)的一部分，哈勃空间望远镜携带的先进巡天相机（ACS）与广域行星相机只在四个波段上对MACS 1149-JD星系进行观测，因此随着斯皮策红外空间望远镜携带的红外阵列相机（IRAC）的加入，使得这项发现有了更加坚实的基础。距离我们非常遥远的高红移天体大多数都超出了当今世界上最大望远镜的观测极限，因此若要捕捉到早期宇宙中的神秘天体，天文学家们就需要依靠“引力透镜”效应来发现它们。
该现象早在一个世纪前就被阿尔伯特·爱因斯坦所预言，他认为巨大的前景天体引力场将会扭曲或放大来自背景星系的光线，因此一个巨大的星系团引力场介于银河系与早期宇宙的星系之间就可以将后者的光线放大，使得MACS 1149-JD星系的亮度较之前观测的增加了大约15倍。基于斯皮策红外望远镜和哈勃望远镜的观测数据，天文学家认为MACS 1149-JD星系的年龄小于2亿岁，而且质量和星系盘都较小，非常紧凑，只有我们银河系质量的1%。
事实上，早期宇宙中的星系都普遍较小，然后它们会逐步发生合并，最终演化成现代宇宙中常见的大星系。早期宇宙中演化出现的第一批星系可能在宇宙再电离时期中扮演着重要作用，其发出的光线标志着宇宙“黑暗时期”的结束。大约在大爆炸发生后的40万年左右，逐渐冷却下来的粒子形成了中性氢气体，直到数亿年后第一批星系释放出的亮光才照亮了宇宙。科学家认为早期宇宙中星系释放的能量可能介入了中性氢的游离过程，使得宇宙中的物质发生了第二次相变，即失去一个电子成为电离态。
对此，美国宇航局喷气推进实验室科学家莱昂尼达斯·莫斯塔卡斯（Leonidas Moustakas）认为：“从本质上讲，再电离期照亮了宇宙。”作为哈勃空间望远镜的继任者，美国宇航局打造的新一代詹姆斯·韦伯空间望远镜原定于2018年升空，将研究宇宙中第一批恒星和星系的诞生及其演化，而早期宇宙中的星系可能会是首要的观测目标。
本项研究的另一位合著者、"约翰·霍普金斯大学物理学和天文学教授霍兰德·福特（Holland Ford）认为探索宇宙前沿知识是非常令人兴奋的。对宇宙大爆炸后仅数亿年的天体观测时宇宙学最前段的探索之一，而郑伟博士则致力于对早期宇宙中的另一类高红移天体（类星体）的观测，通过这项研究使得我们目睹了“婴儿宇宙”所发生的事件。
[腾讯网]
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30亿光年外发现最大星系核 源于超级黑洞合并？
腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，一份最新的天体观测研究报告显示，科学家在一个遥远的星系中发现了一个巨型星系核，是此前见过的最大星系核，其形成机制可能源于两个黑洞的合并事件。新发现的巨型星系核的跨度达到了1万光年，研究人员将其编号为A2261-BCG。天文学家使用美国国家航空航天局的哈勃空间望远镜发现了它的存在，星系核呈现出难以想象的巨大，其所在的星系跨度是我们银河系的10倍，星系核区所发出的星光显得有些怪异，并没有出现通常在星系核区可以看到的恒星聚光现象。
黑洞合并（示意图）
由哈勃空间望远镜拍摄的阿贝尔2261星系团照片，其中一个最大最亮的星系中便存在巨型核区
对A2261-BCG天体的观测细节描述上最后一点显得有些令人吃惊，因为超大质量黑洞被认为潜伏在该星系的核心附近，当然并不是所有的星系中央都存在超大质量黑洞。根据本项研究的合著者、来自亚利桑那州图森市国家光学天文观测台天文学家托德·劳尔（Tod Lauer）介绍：“我们使用哈勃空间望远镜对该星系核区进行观测，就如同将一个最大桃子给切开来，但是我们并没有发现其中存在桃核。我们不能肯定地说该星系中央不存在黑洞，但哈勃望远镜的观测显示在该星系核区内不存在恒星集中的现象。”
A2261-BCG星系是阿贝尔2261星系团中最亮的天体之一，其具有较为明亮的特征，其宽度达到了100万光年，距离地球三十亿光年，令科学家感到奇怪的是该星系存在一个明亮的、臃肿的核区，是其他极度发光核区三倍。天文学家认为该星系中央发生了黑洞合并事件，数十亿倍太阳质量的黑洞可能使得星系核心出现“臃肿”。之所以在核区未发现大量的恒星集群释放的光线，其中一个方案认为黑洞合并事件分散了星系内恒星的位置，一个黑洞失去运转的动力来源而坠入另一个黑洞中。
另一个方案认为黑洞合并事件可创建引力波，这是一种独特的时空结构涟漪，并在一个方向上体现出最强的辐射释放，使得星系中的超大质量黑洞被“踢出”中央核区。国家光学天文观测台天文学家托德·劳尔认为黑洞有些像恒星的“锚地”，在引力作用下恒星可围绕黑洞进行轨道运动，如果我们将其移除，那么星系将突然损失大量的质量。A2261-BCG天体中的恒星似乎并没有那么集中，而且他们处于向外运动的过程中。
根据位于巴尔的摩太空望远镜科学研究所的研究人员、本项观测论文的第一作者马克·珀斯特曼（Marc Postman）认为天体“弹射”理论听起来有些匪夷所思，但观测宇宙却是非常有趣的，有时你会发现一些奇特的东西。目前研究小组正在寻找A2261-BCG中央黑洞的证据，如果它是存在的话就可以探测到该黑洞产生的射电波。天文学家小组正在接触位于新墨西哥州的射电望远镜阵列，希望通过该望远镜来观测。本项研究已经发表在9月10号的《天文物理》期刊上。
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