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Jun. 24 2022

宇宙早期星系A1689-zD1之形態發展得比科學家認知的更完善

  • A1689-zD1示意圖。圖片來源: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton(NRAO/AUI/NSF)NRAO

    A1689-zD1示意圖。圖片來源: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton(NRAO/AUI/NSF)NRAO

  • 阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA),圖片來源:ESO/C. Pontoni

    阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA),圖片來源:ESO/C. Pontoni

  • A1689-zD1位於Virgo constellation cluster,重力透鏡效應讓它看起來亮度增加了九倍。圖片來源: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/H. Akins (Grinnell College), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

    A1689-zD1位於Virgo constellation cluster,重力透鏡效應讓它看起來亮度增加了九倍。圖片來源: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/H. Akins (Grinnell College), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

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2007年哈伯太空望遠鏡首次觀測到A1689-zD1星系,在當時是已知距離地球最遙遠的星系之一(目前發現最遙遠的星系)。從發現A1689-zD1以來,天文學家持續地研究它,其紅移值(redshift)z=7.13,推算距離地球約130億光年,表示此星系在宇宙大爆炸後約7億年便出現。A1689-zD1被認為是年輕正在形成恆星的星系,比銀河系的亮度和質量略小。相對於「大質量」星系,天文學家將它視為是研究「正常」星系(normal galaxies)演化的重要樣本。近期觀測分析發現,它的大小比原本認定的還要大,且其核心流出大量高溫氣體,而外圍散發著一圈低溫氣體的光暈,此現象比科學家以前認知的星系形成模型更活耀。

A1689-zD1示意圖。圖片來源: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton(NRAO/AUI/NSF)NRAO

A1689-zD1示意圖。圖片來源: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton(NRAO/AUI/NSF)NRAO

A1689-zD1的前方恰好有個Abell 1689 星系團,透過Abell 1689星系團的重力透鏡效應,使得A1689-zD1的光被聚焦亮度變亮得以被發現。史匹哲太空望遠鏡與哈伯太空望遠鏡都可以觀測到A1689-zD1,但最清楚的星系圖像資料,是由阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)所觀測,從觀測資料中,可看出一些太空望遠鏡無法呈現的細節。

 

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阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA),圖片來源:ESO/C. Pontoni

阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA),圖片來源:ESO/C. Pontoni

從ALMA的觀測資料發現,A1689-zD1中的碳氣體光暈分布比哈伯太空望遠鏡所觀測得要廣泛的多。A1689-zD1周圍充滿碳氣體光暈,星系中觀察到的碳氣體通常與中性氫氣位於相同的區域,中性氫氣的區域是新恆星形成的地方,這意味著年輕的A1689-zD1比科學家們所預估的還大。儘管這類氣體也可能是因為星系形成初期發生合併或外流時結構破壞所產生。無論是哪種方式產生這些氣體,都表示星系形成初期,是處於一個非常活耀的狀態。這樣的發現,將對目前宇宙早期星系形成及演化的理論產生重大影響。
 

研究團隊也發現,A1689-zD1中心有高溫電離氣體外流的跡象,這些氣體通常代表存在極端高能事件,例如星系中心超新星爆炸或黑洞吸積盤中的強大噴流。這些高溫氣體的流出與星系外圍的低溫碳氣體的光暈有何關聯,這引起了研究人員的興趣。
 

研究人員推測,在宇宙早期階段,可以在年輕星系A1689-zD1中看見氣體光暈的現象,表示當時此現象可能是普遍的。研究人員將繼續觀測宇宙早期,年齡相似的星系,以確定A1689-zD1的大小和其活躍性是否具有正常性或是個異常狀況。未來也期望能利用韋伯太空望遠鏡的觀測資料,取得更多的研究樣本。本研究已公告於ArXiv網站。

A1689-zD1位於Virgo constellation cluster,重力透鏡效應讓它看起來亮度增加了九倍。圖片來源: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/H. Akins (Grinnell College), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

A1689-zD1位於Virgo constellation cluster,重力透鏡效應讓它看起來亮度增加了九倍。圖片來源: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/H. Akins (Grinnell College), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

 

資料來源:National Radio Astronomy Observatoryuniversetoday.com

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。
 

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