遥远星暴点亮天空——我们却无法看见它们

一项高空调查证实了天体红外背景的遥远来源

加入我们的科学爱好者社区!


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保未来能够继续发布关于塑造我们当今世界的发现和思想的有影响力的报道。


从南极洲上空 20 英里(30 公里)以上高度漂浮的气球载望远镜的首批结果揭示了天体背景的主要来源,即弥漫宇宙的电磁辐射——包括可见的和不可见的。

远红外背景 (FIRB) 在 20 世纪 90 年代中期被首次探测到由现已停止运行的 COBE(宇宙背景探测者)卫星探测到,即使不发光,也蕴藏丰富——其众多光子的波长太长,人眼无法看见。(红外辐射的波长比可见光长,而远红外辐射是该光谱中的长波长部分。)最重要的是,地球大气层对 FIRB 光谱的大部分是不透明的,这使得地面望远镜难以明确识别其来源。

通过在 2006 年从平流层高处的有利位置探测红外和更长波长的亚毫米波段,气球载大型孔径亚毫米波望远镜 (BLAST) 能够分辨出这种丰富的背景辐射,并确认其来源是活跃的造星星系,其中大多数星系距离我们数十亿光年,但被包裹的尘埃云遮挡而无法看见。来自这些高能星系的光被尘埃吸收,尘埃升温并以红外形式重新辐射出来。

宇宙学家Mark Devlin 说,FIRB 是“宇宙能量学中的一个重要角色”,他是宾夕法尼亚大学的宇宙学家,也是 BLAST 的首席研究员,以及上周在《自然》杂志上发表的研究的主要作者。Devlin 表示,远红外背景的能量大致相当于整个光学背景——我们在可见波长中在背景天空中看到的一切。“不同之处在于,在光学方面,你可以去看并看到它来自哪里——那里有一颗恒星,那里有一个星系——因此你可以将背景与单个物体联系起来,”他说。

Devlin 谨慎地指出,红外背景的来源“并非一个巨大的谜团”,但如果没有像 BLAST 执行的那样专门的搜索,就无法将其分解。该望远镜在 250、350 和 500 微米的远红外和亚毫米波长处对光子进行了采样,略高于 FIRB 大约 200 微米的强度峰值,并且 NASA 的斯皮策太空望远镜 在较短的红外波长处提供了额外的天基观测。(一微米是百万分之一米,或约四千万分之一英寸。)这些所谓的星暴星系的发射峰值在源头处约为 100 微米,但随着光子在数十亿年的时间里穿越不断膨胀的宇宙,波长会被拉伸或红移到远红外和亚毫米波长。

通过结合这些调查,Devlin 和他的同事们能够分辨出数百个单独的来源,并得出结论,早期宇宙中年轻、高能的星系提供了 FIRB 的大部分。“现在我们知道了故事的细节,”他说。

威尔士卡迪夫大学的宇宙学家、研究合著者 Enzo Pascale 说,这个故事有助于阐明关于恒星和星系如何形成的基本模型。“FIRB 与恒星形成密切相关,因此也与星系形成密切相关。”Pascale 说,这种结构形成是宇宙发展中最不确定的方面之一。“要了解星系如何在我们的宇宙中形成,”他说,“就需要研究它们在形成时发出的光,而这种光就是 FIRB。”

在《自然》杂志上撰写了随刊评论的英国杜伦大学天体物理学家 Ian Smail 对此表示赞同,他指出,星系形成的理论模型中的基本参数之一是“所有曾经形成的恒星发出了多少光”。Smail 补充说,为了找到这个总数,“你需要考虑到光学和近红外中缺失的那一半[光],因为它被尘埃吸收了。”

© . All rights reserved.