天文學家發現可能是迄今已知最遙遠的星系 _星系

左側的大圖中是一個巨型的星系群，編號為MACS J1149+2223，其占據了整個視野的大部分區域。這一巨型星系團強大的引力彎曲了來自其后方的光線，讓此次新發現的早期星系MACS 1149-JD增亮了大約15倍。在右上角是對左側圖像的局部放大，展示的是MACS 1149-JD星系附近區域的放大圖，其下方則是對這一星系的進一步放大圖。
借助美國宇航局斯皮策空間望遠鏡和哈勃空間望遠鏡，再加上宇宙引力透鏡放大效果的幫助，來自美國約翰·霍普金斯大學的天文學家韋征(Wei Zheng ，音譯)領導的一個小組發現了可能是迄今已知最遙遠的星系目標。
此次該小組所觀察到的這一星系存在的時期是宇宙大爆炸后僅僅大約5億年。這一遙遠星系存在的時期非常特殊，當時恰好是宇宙從一個被稱作“黑暗時期”(Dark Ages)的階段中逐漸擺脫出來的時期。在這一時期，宇宙從一個完全黑暗，沒有任何星星的廣袤存在向著今天我們所熟知的充滿璀璨星辰的宇宙轉變。因此這一暗淡的遙遠星系的發現為我們開啟了一扇通向那個最深邃，最遙遠年代的時間之窗。
該項研究的第一作者韋征是約翰·霍普金斯大學克里格藝術和科學部亨利·羅蘭物理和天文系首席研究科學家。他說：“這一星系是迄今我們以高置信度觀察到的最遙遠的星系。”描述他們此項工作的相關論文已經發表在9月20日出版的《自然》雜志上。
韋征表示：“未來針對這一星系，以及我們希望能找到的其它類似星系目標的研究工作將幫助我們對宇宙的極早期天體開展研究，并探究宇宙的黑暗時期是如何終結的。”這些來自這一遙遠星系的光穿越132億光年的茫茫宇宙，最終抵達美國宇航局的望遠鏡鏡頭。換句話說，此次由斯皮策和哈勃空間望遠鏡捕獲的光線是來自宇宙僅為其現今年齡3.6%時的遙遠過去。從專業上來說，宇宙中星系的距離是用紅移來表征的，符號縮寫為“Z”，這一星系的紅移值為9.6 。星系的紅移就是指由于宇宙膨脹效應導致星系發出的光在傳播過程中波長被拉長的現象。
天文學家們常常使用紅移來表示宇宙的距離值。和之前在這一時期探測到的星系不同，那些星系都只是在某一單一波段上被觀測到，而這一星系則在5個不同波段上都被觀測到了。作為“哈勃集群透鏡和超新星巡天計劃”(CLASH)的一部分，哈勃空間望遠鏡在4個不同波段觀測到了這一遙遠星系。而斯皮策空間望遠鏡則使用其紅外陣列相機(IRAC)在第5個波段上觀測到了這一星系，從而讓這項觀測結果具有了更加堅實的基礎。
這種距離極端遙遠的天體一般是超出當今最大型最靈敏望遠鏡設備的探測極限的。為了捕捉來自遙遠星系如此暗弱的光芒，天文學家們借助于“引力透鏡”效應。這種效應是在100多年前由愛因斯坦預言的，即前景星系的引力場會彎曲并放大來自背景星系的光。一個居于我們和遙遠星系之間的大質量星系團將導致來自后者的亮度被放大增強，增強的幅度可達15倍左右，從而讓我們得以觀測到后者的存在。借助哈勃和斯皮策望遠鏡的觀測，天文學家們認為這一遙遠星系當時的年齡僅有不超過2億年。這一星系非常?。?結構非常緊密，其質量約為銀河系質量的1% 。
根據主流的宇宙學理論，最早期的星系確實應當是小型的。隨后它們通過相互之間的合并，形成更接近于現代宇宙中的那種巨型星系。宇宙再電離時期是標志著宇宙黑暗時期終結的重大事件，這些最早期星系在這一事件中扮演著關鍵性的作用。在宇宙大爆炸之后大約40萬年，中性氫氣體從冷卻的粒子混沌中開始形成。然而宇宙中的第一顆恒星和星系卻遲遲沒有出現，這一事件的發生還要等到數億年之后才最終到來。科學家們認為這些極早期星系所釋放的能量導致彌漫宇宙中的中性氫發生了再電離，也就是氫原子失去一個電子，這種狀態一直維持到現在。論文合著者，美國宇航局噴氣推進實驗室的研究科學家萊尼達斯·穆塔克斯(Leonidas Moustakas)表示：“從本質上來說，在宇宙再電離時期，宇宙的燈被打開了。”
天文學家們盼望著能使用美國宇航局的下一代空間望遠鏡——詹姆斯·韋伯空間望遠鏡對宇宙中最早期恒星和星系的出現，以及宇宙再電離時期的性質進行研究。該望遠鏡將成為斯皮策和哈勃空間望遠鏡的后繼者，預計將于2018年發射升空。在發射之后，這一星系預計將成為主要的觀測目標。霍蘭德·福特(Holland Ford)是韋征團隊的成員，也是該論文的合著者，他對此評價道：“當你探索知識的邊疆，科學將是非常有趣的。”福特是約翰·霍普金斯大學的物理學和天文學教授。
福特說：“其中的一個邊疆就是宇宙誕生后最初數億年間發生的事件。韋征教授在過去的很多年間一直在從事對宇宙黎明時期類星體和極早期星系的搜尋工作，現在這項工作終于有了回報：那就是我們現在所看到的這一存在于宇宙誕生后僅僅5億年時的原始星系。”他表示：“有了這項發現，我們得以目睹宇宙在其嬰兒時期的模樣。然而這個星系最后將會演變成和我們銀河系相類似的大型星系，甚至出現行星系統。對于天文學家們而言，這就相當于回溯時間，看到我們銀河系的嬰兒時期。”
【天文學家發現可能是迄今已知最遙遠的星系】
新浪科技晨風