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天文學家借助哈勃意外解開一個謎團

2020-06-05 10:33:24  來源:cnBeta

哈勃太空望遠鏡的新發現表明,早期宇宙中的第一顆恒星可能比科學家們最初認為的要早得多,這為宇宙大爆炸后不久的星系演化打開了新的問題。研究人員預計,在最新的哈勃觀測結果中會發現所謂的第三星族恒星(Population III stars),但卻空手而歸。

Population III恒星被認為是新宇宙中最早形成的恒星。它們是由氫、氦和鋰組成的,科學家們認為,它們是大爆炸后唯一存在的元素。

然而,它們在產生我們現在認為是理所當然的物質方面發揮了重要作用。在宇宙歷史的早期燃燒之前,它們豐富的內核創造了較重的元素--包括氧、氮、碳和鐵等然而,在這之前,它們被認為已經生長到了巨大的體積,可能是我們的太陽的一千倍。

它們的秘密是導致歐洲航天局的Rachana Bhatawdekar率領的科學家團隊試圖通過哈勃數據來尋找Population III 恒星的原因。利用MACSJ0416星團及其平行場的讀數,并將哈勃數據與美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡和歐洲南方天文臺的地面甚大望遠鏡的進一步信息結合起來,他們可以一窺宇宙大爆炸后5億到10億年左右的宇宙是什么樣子。

這不是一件容易的事,哈勃利用了所謂的引力透鏡的優勢。在這里,較近的星系團足夠重,可以彎曲和放大光。反過來,這也就成了它們背后更遠的天體的放大鏡。透過這些自然發生的透鏡,哈勃可以看到遠遠超其原生光學系統的恒星證據。然而,要想從這些數據中真正識別出有意義的東西,歐空局的團隊首先需要進行一些處理。他們想出了一種新的技術來去除最亮的前地星系的光:雖然恒星通過產生引力透鏡來幫助,但它們也超越了研究人員最感興趣的較暗的遠處天體。

不過,他們沒有發現Population III 恒星。事實上,“我們在這個宇宙時間區間內沒有發現這些第一代Population III恒星的證據,”Bhatawdekar說。“這些結果具有深刻的天體物理學后果,因為它們表明星系的形成時間一定比我們想象的要早得多。這也有力地支持了這樣一個觀點,即早期宇宙中的低質量/微弱星系是導致再電離的原因。”

再電離是早期宇宙的星系間介質被第一批恒星和星系電離的過程。然而,Bhatawdekar的研究結果表明,這個過程發生得更早----事實上,哈勃太空望遠鏡無法觀測到。幸運的是,哈勃的后繼者近在咫尺。詹姆斯-韋伯太空望遠鏡將能夠進一步深入宇宙深處,追蹤更早發生的事件。它計劃于2021年發射。

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