
朝110億年前的宇宙深處看去,天文學家們首次測量到了遙遠星系中恆星的運動,並計算出運動的速度為時速100萬英里,這大約是太陽繞行銀行系速度的兩倍。
這些快速運動的恆星吐露出一些訊息,描述這類距離遙遠,大小只有銀河系數分之一的星系,是如何演化成如今星系的完整模樣。研究的結果發表在2009年8月6日的自然 (Nature) 期刊中,同時天文物理期刊 (Astrophysical Journal) 也會有一篇文章詳細地描述其發現。
康乃狄克洲耶魯大學的天文系教授,也是這項研究的主持人 Pieter van Dokkum 說:「這個星系非常小,但是裡面的恆星卻是速度飛快,似乎他們就離我們很近,而不是存在於遙遠的過去一般。」我們仍然不了解早期的宇宙是如何生成這種體積這麼小,質量又如此巨大的星系,以及它們是如何演化成我們附近宇宙 (也就是宇宙年齡約為137 億年之處) 中看到的星系的模樣。
這個跨國合作的團隊結合了 NASA 的哈伯太空望遠鏡,以及位於短利的8米南雙子望遠鏡的資料。據 van Dokkum 所說:「哈白望遠鏡的資料是2007年拍攝的,確認了這個星系的大小與現在所看見演化成熟的大星系相比只是個小不點。而南雙子天文台的8米望遠鏡則收集到足夠的資訊,這才得以探測裡面星體的運動,而使用的方法則與警察利用雷射測量汽車時速的方法相差不遠。」雙子望遠鏡的近紅外光譜儀對編號為1255-0的星系觀測了29個小時,這才得以收集到這些遙遠星系昏暗的光芒。
位於紐澤西的普林斯頓大學的團隊成員 Mariska Kriek 說:「藉由觀測這個星系,我們可以看到過去,在宇宙仍非常年輕的時候,星系的模樣是如何的。」1255-0 星系非常遙遠,因此我們現在所看到的光,是它在宇宙年齡30億年時所發出來的。
天文學家們承認要解釋這種緻密的大質量是如何形成的,以及為何在現在的本地宇宙 (local universe) 中看不到它們的蹤影,是一件很困難的事。荷蘭萊登大學的團隊成員 Marijn Franx 解釋道:「其中一個可能性是我們看到的,其實是一個巨大星系中心最緻密的部份。巨大的星系可能是由中心先形成,同時一起誕生的可能還有中心的巨大質量黑洞,我們知道鄰近的巨大星系中心都會有一個。」
為了見證這種極端星系誕生的資料,天文學家們計畫更詳細地觀測更遙遠的星系。藉由最近安裝於哈伯太空望遠鏡上的第三代廣視野相機,將能偵測得到這樣的天體。van Dokkum 說:「這些緻密星系的祖先在短時間之內就形成了大量的恆星以及巨大質量的黑洞,相信會是相當壯觀的景像。」
這個研究顯示了宇宙中最古老,最明亮的星系非常地緻密,而令人驚訝的是裡面的恆星質量與現在的橢圓星系成員非常相近。在本地宇宙中 (也就是沒有明顯地看到古老宇宙之處),擁有與 1255-0 相似質量的星系,其大小一般都要大上五倍。在過去的100億年內,星系是如何成長的,這是一個相當熱門的研究領域,而了解這些年輕的緻密星系中星體的動力學是解決這個問題的一把重要的鑰匙。
這篇文章中的觀測,哈伯太空望遠鏡是用近紅外相機與多天體光譜儀 (NICOMS) 進行觀測。而雙子望遠鏡則是由雙子近紅外光譜儀 (GNIRS) 進行觀測,它現在正在進行升級,並將於2010年重新安裝在位於 Mauna Kea 的北雙子望遠鏡上。
資料來源:http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/news/hyperactive_galaxies.html
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