星系级透镜揭示深空宇宙中的恒星诞生

ALMA望远镜阵列通过爱因斯坦环瞥见遥远的星系

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由于引力对光的扭曲和弯曲,遥远星系中恒星形成的奥秘以前所未有的细节被揭示出来。

通过将智利的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)望远镜与称为引力透镜的自然现象相结合,科学家们以惊人的精度探测了114亿光年外星系的细节,并且在此过程中,了解了其结构、内容、运动和其他物理特征。 ALMA的科学家们还制作了一个所谓的“爱因斯坦环”放大效应的视频

“ALMA被设计成为同类中最强大的望远镜,但通过利用这个引力透镜的放大能力,我们能够研究一个遥远而神秘的物体,其细节在其他情况下是不可能实现的,”国家射电天文台(NRAO)的天文学家托德·亨特在一份声明中说道。[65张惊人的星系图片]


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“这一组数据催生了一系列非常有趣的研究,证实ALMA为天文界提供了探测遥远宇宙的新途径,”亨特说,他是详细描述这个遥远星系的七篇科学论文的合著者之一。

爱因斯坦环
作为他的广义相对论的一部分,阿尔伯特·爱因斯坦 提出了这样的理论,即大质量物体会弯曲空间和时间。任何穿过弯曲时空的的光都会像宇宙放大镜一样起作用——他称之为引力透镜。当一个大质量物体,例如星系,与一个遥远物体对齐时,它会产生一种特殊的引力透镜,称为爱因斯坦环。

就这个名为HATLAS J090311.6+003906的特殊星系而言,也被称为SDP.81,爱因斯坦环使科学家能够以惊人的细节研究背景星系。ALMA以其最高分辨率运行,揭示了以前从未见过的尘埃云,这些尘埃云被认为是形成恒星的冷分子气体团块。

该望远镜还允许天文学家测量星系的旋转方式并估计其质量。根据新的研究,SDP.81中的气体不稳定,团块向内坍塌。 这些团块可能会在未来形成巨大的新的恒星形成区域,根据NRAO的同一份声明。研究还表明,前景星系的中心存在一个质量为太阳2亿到3亿倍的超大质量黑洞。

因为光需要一年时间才能传播一光年,所以观察太空中的遥远距离就类似于回顾过去。这意味着科学家们看到的是星系在宇宙年龄仅为当前年龄的15%时所呈现的样子——根据声明,仅在大爆炸后的24亿年。

欧洲南方天文台(ESO)的ALMA望远镜位于智利的阿塔卡玛沙漠,由66个可以以不同方式定位的单独天线组成,以改变整个仪器的分辨率。 在这项研究中,天线处于最宽的间隔位置,最远可达9.3英里(15公里)。

“重建的星系ALMA图像非常壮观,”ESO的科学主管兼两篇论文的合著者罗伯·艾维森在同一声明中说,“我们可以研究宇宙另一端的星系,它们正在合并并产生大量的恒星。 这就是让我早上起床的事情!”

研究论文已提交给各个期刊,其中四项研究已被接受发表。

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