http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2015-08-06
宇宙比想象更“空”:宇宙星系数量或少10~100倍
一项由密歇根州立大学的科学家领衔的研究显示宇宙可能比我们设想的更“空”。 早前的研究认为这类暗星系的数量可能是类似哈勃望远镜所能观测到的所谓“明亮星系”数量的数百至数千倍。而最新的研究结果则认为这一数字仅有10倍
艺术示意图：詹姆斯·韦伯空间望远镜。该望远镜将装备一面口径6.5米的红外波段主镜面，预计在2018年发射升空，它将窥视最遥远的宇宙
这里展示的是EGS-zs8-1，最新研究认为这可能是宇宙中目前已知最遥远的星系，距离地球约131亿光年。这项发现提供了一个含有的机会能够让科学家们检验早期宇宙是如何逐演化的
新浪科技讯 北京时间8月3日消息，据英国《每日邮报》网站报道，一项最新研究显示，宇宙中星系的数量可能要比我们原先估计的数目少大约10~100倍。模拟研究结果显示，此前认为在遥远宇宙中大量存在的所谓“暗星系”(faint galaxies)实际上其数量可能要少得多。未来即将升空的詹姆斯·韦伯空间望远镜等设施将能够帮助确认这项发现的正确与否。
这一研究结果是由美国密歇根州立大学，佐治亚理工学院以及加州大学圣迭戈分校的科学家们作出的。具体而言，科学家们的目的旨在搜寻宇宙中那些最为遥远的星系，这类星系太过暗弱，即便强大如哈勃空间望远镜也只能勉强观测得到。他们利用了一项名为“复兴模拟”(Renaissance Simulations)的项目得到的结果，该项目中包含了对这些极遥远星系形成机制的精确计算。这样研究的论文第一作者，美国密歇根州立大学的布莱恩·欧谢尔(Brian O’Shea)表示：“我们的工作显示宇宙中暗星系的数量要远少于我们此前的估算。”
来自加州大学的米歇尔·诺曼(Michael Norman)博士也参与了这项研究，并指出在对遥远星系的观测方面，哈勃望远镜所能观察到的只不过是“冰山一角”。利用哈勃望远镜得到的观测结果，科学家们已经给出了还有多少尚未被发现的此类星系数量的估算。诺曼表示：“一个关键的问题就在于究竟存在多少因为太过暗弱，因而无法被观测到的星系。”而此次开展的超精确模拟结果则显示，这类星系的数目可能要比我们此前估计的结果少10~100倍。
那些极其遥远而暗弱的星系一般存在于100亿年前，当时宇宙还非常年轻。但也正是因为它们非常遥远并且极其暗弱，对这些星系开展研究非常困难。早前的研究认为这类暗星系的数量可能是类似哈勃望远镜所能观测到的所谓“明亮星系”数量的数百至数千倍。而最新的研究结果则认为这一数字仅有10倍。
为了开展相关研究，科学家们利用美国国家科学基金会下属的“蓝水”(Blue Water)超级计算机系统，对数以千计的星系以及它们之间通过引力产生的相互作用进行了模拟。研究人员希望预计于2018年发射升空的詹姆斯·韦伯空间望远镜将能够利用其史无前例的强大观测能力验证这项发现。有关这项模拟研究的相关论文已经刊载于近日出版的《天体物理学杂志》上。(晨风)
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（神秘的地球报道）据新浪科技（任天）：在大多数星系的中心都能发现黑洞的存在，而大部分黑洞的质量与其宿主星系比起来都无足轻重。然而，苏黎世联邦理工学院的科学家发现了一个质量尤其巨大的黑洞，其成长速度显然超过了本身所处的星系。这一现象让天文学家开始质疑以往有关星系与其中心黑洞共同演化的理论。
Benny Trakhtenbrot是苏黎世联邦理工学院天文学研究所的科学家，他和一个天体物理学国际团队正在寻找宇宙初期巨型黑洞的踪迹，所用的设备是位于夏威夷的10米口径凯克望远镜。尽管这是很常规的观测，但Trakhtenbrot和团队成员们在第一次发现这样的黑洞时都感到十分惊奇。他们获得的数据揭示出，在一个遥远的星系(称为CID-947)中，存在着一个巨大的黑洞。由于该星系的光线到达地球需要一段相当长的时间，因此天文学家观测到的是宇宙只有不到20亿岁的情形，这只是宇宙目前年龄的14%(从宇宙大爆炸至今已经过去了约140亿年)。
天文学家对凯克天文台的数据进行分析后发现，CID-947星系的黑洞拥有相当于70亿个太阳的质量，是目前发现的最大黑洞之一。不过，令研究者惊奇的不是黑洞的质量，而是CID-947星系的质量。“观测数据对应的是一个典型星系的质量，” Trakhtenbrot说，“所以，我们看到的是在一个正常大小的星系中，出现了一个超大型的黑洞。” Trakhtenbrot目前是一位博士后研究员，在Macella Carollo教授的河外天体物理学团队中工作。他们的结果实在是太过出乎意料，团队中的两位天文学家不得不各自对星系质量进行了验证。两个人最终得到了相同的结论。该团队的研究结果发表在近期的《科学》(Science)杂志上。
早期宇宙中有什么不同？
大部分星系，包括我们所在的银河系，都在中心处有一个黑洞，其质量可达数十亿个太阳的质量总和。研究共同作者、苏黎世理工学院的Kevin Schawinski教授说：“黑洞是具有极其强大引力的物体，没有任何东西——包括光——能逃脱它们的引力。爱因斯坦的相对论描述了黑洞如何弯曲时空本身。”物质在受到黑洞引力作用时，会获得极大的加速度，并发出特定的高能辐射，这种现象也证实了黑洞的存在。
到目前为止，天文学家的观测已经表明，宿主星系(host galaxy)中包含的恒星数量越大，其中心的黑洞也越大。“这一结果与目前的宇宙是相符的，而这只反映了宇宙近期的情况。” Trakhtenbrot说道。这一联系以及其他证据，使科学家提出了这样的假说：黑洞的成长和恒星的形成是齐头并进，“手拉着手”的。Trakhtenbrot称，这一假说值得商榷，想象一下，这些恒星的形成和黑洞的“补给”都来自一个共同的冷气体池。而且，之前的研究显示，在黑洞成长过程中释放的辐射会控制，甚至中止恒星的形成，因为这些释放的能量会加热气体。然而，最新的研究结果表明，这些过程可能以不同的方式进行，至少在早期宇宙中如此。
恒星继续形成
Trakhtenbrot及其同事所发现的这个遥远的年轻黑洞，质量比其宿主星系小大约10倍。在目前的宇宙中，黑洞的质量通常只能占到宿主星系质量的0.2%到0.5%。“这意味着该黑洞的成长效率比它所处的星系高得多——否定了预言它们‘手拉着手’共同发展的模型”，苏黎世理工学院的研究人员解释道。
研究人员对观测结果的分析还显示，尽管黑洞已经到达成长期的末段，但恒星还是在不断形成。与以往假说不同的是，黑洞驱使的能量和气体流并没有阻止恒星的形成。
CID-947星系在未来还将继续成长，而黑洞质量与恒星质量之间仍然有着重要的联系。研究人员认为，CID-947星系可能会成为目前宇宙中最极端、最大型的星系系统的前体，就如同距离银河系约2.2亿光年的英仙座NGC 1277星系。他们希望利用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波射电望远镜阵列(ALMA)的观测，获得更多有关黑洞与宿主星系的关联信息。
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