哈伯團隊看到了宇宙第一個星系:打破宇宙最遙遠的紀錄!

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藉由推向哈伯太空望遠鏡到它的極限,一個國際小組的天文學家,透過量測所看到的最遙遠星系,粉碎了宇宙距離的紀錄。這個令人意外的明亮早期星系名為GN-z11,被發現來自於134億年前,僅僅在大爆炸後的4億年。GN-z11位於大熊星座的方向。

耶魯大學首席調查員Pascal Oesch解釋:”我們已經採取一個主要步驟回到過去,超越我們曾經期待與哈伯所能做的。我們看到了GN-z11在宇宙只是目前歲數百分之三的時候。” 這個小組的科學家,包含了來自耶魯大學、太空望遠鏡科學研究所(STScI)和加州大學。

天文學家正在圍繞著在宇宙中形成的第一個星系。哈伯望遠鏡最近的觀察,帶領天文學家進入一個過去一度認為只有NASA即將來臨的詹姆士韋伯太空望遠鏡才到的了的領域。

這個量測提供了強烈的證據。更早之前在哈伯圖片中發現的一些不尋常且意外明亮的星系,真的是在離奇的距離之外。先前,經由哈伯和史匹哲太空望遠鏡拍攝,藉由決定它(星系)的顏色,小組估算出GN-z11的距離。現在,對於第一次對一個在如此極端距離的星系,小組使用了哈伯第三代廣域照相機,利用光譜儀器,將光分拆進入色成分,來精確地量測GN-z11的距離。

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哈伯的光譜儀器,證實迄今最遙遠的星系。Credits: NASA, ESA, B. Robertson (University of California, Santa Cruz), A. Feild (STScI)

天文學家藉由決定星系的紅外移,來量測大的距離。這個現象是宇宙膨脹的結果;每一個在宇宙遙遠處的物體,看起來像是離我們遠去,因為它的光線在行經膨脹中的空間到達我們的望遠鏡時,被拉成更長、更紅的波長。紅外移越大,星系越遙遠。

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太空望遠鏡科學研究所(STScI)、這項研究第二作者Gabriel Brammer說:”我們幾次的光譜儀器觀察,透露出星系甚至比我們原先所想的還要遙遠,就在哈伯所能觀察的距離極限。”

在天文學家決定GN-z11距離之前,光譜儀器量測到最遙遠的星系有8.68紅外移(132億年前)。現在,小組已經確定GN-z11的紅外移為11.1,在更為靠近大爆炸的幾近兩億年處。耶魯大學調查員Pieter van Dokkum說:”這是哈伯一項非凡的成就,它設法擊敗過去多年來由更大的地面望遠鏡所保持的距離紀錄。這個新紀錄好像會維持不變,直到詹姆士韋伯太空望遠鏡開始運作。”

This is a NASA/ESA Hubble Space Telescope view looking long ago and far away at a supernova that exploded over 10 billion years ago — the most distant Type Ia supernova ever detected. The supernova’s light is just arriving at Earth, having travelled more than 10 billion light-years (redshift 1.914) across space. This image reveals the sky around the supernova, known as SN UDS10Wil, which is shown inset within its host galaxy.

哈伯和史匹哲太空望遠鏡的圖片組合,揭露了GN-z11比銀河系小25倍,而且只有我們星系恆星質量的百分之一。然而,這個新生的GN-z11正在快速發育,恆星形成的速度比現今我們星系快約20倍。使得一個極遙遠的星系,明亮到讓天文學家找到,並且由哈伯與史匹哲太空望遠鏡執行詳細的觀察。

觀察結果,揭露了關於宇宙非常早期的驚人新線索。加州大學聖塔克魯茲分校調查員Garth Illingworth解釋:”令人吃驚的是,一個如此巨大星系的出現,僅僅在第一個恆星開始形成之後的兩百到三百萬年間。它真的長得太快,在高速之下產出恆星,很快就形成一個有十億個太陽質量的星系。”

這些發現提供一個誘人的觀察預告,詹姆士韋伯太空望遠鏡將在2018年發射進入太空後運作。Oesch說:”哈伯和史匹哲太空望遠鏡已經伸進韋伯的領域。”

Illingworth補充:”這個新發現顯示,在回到最早星系群正在形成的時期,韋伯望遠鏡一定會發現許多這樣年輕的星系。”

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這項發現對NASA已經計畫的廣域紅外線巡天望遠鏡(WFIRST)也有重要的推論,WFIRST將有能力發現數千個這樣明亮、非常遙遠的星系。

小組的發現,已被接受在即將發行的太空物理學期刊登出。

來源: NASA