遥远、尘埃弥漫的星系

说到恒星形成，还有许多肉眼看不见的现象。上周四，研究人员宣布发现了一些遥远且不可见的星系，这些星系辐射出的恒星能量与整个光学宇宙一样多。这份报告由 Lennox L. Cowie 及其分别来自夏威夷大学和日本的同事撰写，发表在 1998 年 7 月 16 日的《自然》杂志上。

这些发现得到了大卫·休斯和爱丁堡大学的同事在同一期杂志上的另一篇论文的支持，迫使科学家重新评估关于恒星如何以及何时诞生的理论。早期主要局限于可见星系的调查表明，恒星形成在宇宙大约为其当前年龄四分之三时达到顶峰。但新的研究清楚地表明，非常遥远——因此也更古老——的星系也同样活跃。

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剑桥大学天文研究所所长理查德·S·埃利斯说：“最近的亚毫米波观测开启了宇宙学探索中令人兴奋的新时代，堪比哈勃太空望远镜恢复图像质量所发生的时代。” “夏威夷、英国和加拿大的研究小组进行的开创性深度曝光表明，研究远回溯时间、波长不仅仅是传统光学和红外区域的星系的重要性。”

公平地说，这种遥远的恒星系统很难探测到。尘埃吸收可见星光，并在更长的波长上重新辐射。在附近的尘埃星系中，这些更长的波长仍然落在远红外范围，即可见光谱的一端。但在遥远的星系中，重新辐射的能量由于宇宙的膨胀而被进一步“红移”到更长的波长——那些略小于一毫米的波长。（相比之下，可见光以纳米为单位测量，纳米是百万分之一米的单位。）因此，这些源被描述为亚毫米星系。

两组天文学家的成功都归功于一种名为 SCUBA 的新仪器，即亚毫米波通用辐射热测量阵列，他们将其安装在莫纳克亚山顶的 15 米詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜 (JCMT) 上。辐射热测量仪测量来自亚毫米波天空中小尘埃颗粒的热辐射，就像相机测量来自较近光源的光辐射一样。

SCUBA 比其前身更灵敏，这归功于两组辐射热测量仪：一组由 37 个探测器组成的阵列，用于测量波长为 850 微米的热辐射；另一组由 91 个探测器组成的阵列，用于测量波长为 450 微米的热辐射。Cowie 及其同事对天空的两个空白区域进行了深度巡天，即 Lockman Hole 和充分研究的 SSA13 区域。休斯领导的小组专注于哈勃深场，并发现了几个在同一区域的光学图像上不容易被识别的物体——证实了这些星系确实是一个新的星族。

夏威夷-日本团队发现的星系似乎以比典型的可见星系快 10 到 100 倍的速度形成恒星。它们唯一已知的类似物体是超亮红外星系，这是 IRAS 卫星首次发现的。由于这些红外源被认为是两个富含气体的星系合并的结果，因此有人认为亚毫米波星系很可能代表着由较小的碰撞碎片组装而成的系统。

显然，这些结果仅仅是开始。在 SCUBA 之前，辐射热测量仪的测量仅限于已知和奇异的物体。早期的 SCUBA 地图也仅针对出于各种原因（例如它们靠近高红移富集群）而易于探测的目标源进行绘制。在天文学家对恒星形成有一个全面的了解之前，必须完成对亚毫米波天空的全面普查。至少现在他们有了这样做的工具。