马里兰州国家海港—哈勃太空望远镜比以往任何天文台都更深入地窥视了宇宙，产生了六张新的“深空”图像中的第一张，这些图像显示了大爆炸后最初十亿年内的天体。
这张新照片曝光了50个小时以收集足够的光线，揭示了极其微弱、微小的星系，它们可能距离我们超过120亿光年。“这是有史以来拍摄到的宇宙最深远的景象，”巴尔的摩太空望远镜科学研究所 (STScI) 的项目负责人詹妮弗·洛茨 (Jennifer Lotz) 说。“我们看到的东西比以前看到的任何东西都暗淡 10 或 20 倍。” 洛茨和她的同事今天在美国天文学会第 223 次会议上展示了这张图片。
哈勃望远镜的第一张深空图像于 1996 年发布，因揭示了大约 3,000 个以前未知的星系而立即出名，这些星系在哈勃望远镜将其相机对准太空的“空白点”数十小时后出现。最新的深空图像，称为哈勃“前沿视野”，使用了哈勃望远镜上更新的相机，并通过利用宇宙自身的“自然”望远镜（称为引力透镜）看得更远。
关于支持科学新闻
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，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
引力透镜发生在非常巨大的物体（例如星系团）扭曲周围的时空时，导致光（和任何其他东西）在附近传播时采取弯曲的路径。从地球的角度来看，恰好位于这些透镜后面的非常遥远的星系会因为其光的引力扭曲而显得放大和增亮。因此，“前沿视野”将哈勃望远镜自身的放大能力与引力透镜提供的意外放大相结合，以寻找有史以来瞥见的最远天体。
新图像是初步的。5 月，哈勃望远镜将在此第一个区域收集更多数据，将照片的总曝光时间延长至 103 小时，并且在未来三年内，它将检查其他五个“前沿视野”，这些区域是在自然界最强大的引力透镜所在的地点选择的。“我们真的很有兴趣了解宇宙最初十亿年发生了什么，”洛茨说。“‘前沿视野’将要做的是寻找在最初十亿年里小到足以变成我们银河系的星系。我们想知道，像银河系这样的星系是什么时候第一次出现的？”
该项目可以解决一个关于宇宙中第一个星系何时形成的难题。“有些人声称看到星系在时间上急剧下降，”这表明在某个时期之前，基本上没有星系能够形成，STScI 的丹·科伊 (Dan Coe) 说，他参与了“前沿视野”项目。如果是这种情况，它可以告诉我们关于似乎构成了宇宙中大部分物质的暗物质的信息。人们认为星系形成于暗物质云中，而构成这种暗物质的物质的特性将决定它何时首次凝聚成云，以及它们有多大，从而使第一个星系能够形成。“‘前沿视野’将相当明确地确定是否存在急剧下降，”科伊说。
这张新照片捕捉到了 3,000 个遥远的星系，它们是已知最古老和最遥远的星系之一。为了确定它们到底有多远，研究人员将结合哈勃图像的信息与美国宇航局的斯皮策和钱德拉太空望远镜（分别以红外线和 X 射线光观察）的观测结果。这些数据表明，当物体远离我们时，星系的光向更红的波长“多普勒频移”了多少。由于空间正在膨胀，距离越远，后退的速度就应该越快。
第一个“前沿视野”图像使用前景星系团阿贝尔 2744 作为其引力透镜。这张照片不仅捕捉到了星团后面的遥远星系，还捕捉到了属于阿贝尔本身的星系。通过测量背景物体如何被星团透镜化，研究人员可以绘制出星团中质量的位置和大小。由于这个质量包括可见星系和看不见的暗物质，该地图阐明了暗物质如何在星团中团聚和扩散。
作为对该地图的检查，约翰·霍普金斯大学的史蒂夫·罗德尼计划在“前沿视野”中寻找称为超新星的爆炸恒星。某类超新星总是以相同的亮度爆炸（给它们起了“标准烛光”的绰号），因此通过测量它们在图像中的亮度，天文学家可以知道它们的光被放大了多少。“透镜建模器根据暗物质模型给出了我们放大倍数的预测，”不是哈勃“前沿视野”团队成员的罗德尼说。“我们得到了真实的放大倍数。” 这些检查不仅应该支持引力透镜模型，还应确认超新星在宇宙早期和现在的表现相同。“我们需要知道，”罗德尼说，“标准烛光在整个时间里都是标准的。”