由加州大學(xué)天文臺(tái)(UCO)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)一個(gè)如此微弱、如此原始的星系進(jìn)行了詳細(xì)研究，這個(gè)星系就像一個(gè)時(shí)間膠囊，在宇宙誕生后不久就被密封起來(lái)，但卻被凱克天文臺(tái)(W. M. Keck Observatory)的最新技術(shù)打開(kāi)。利用Keck宇宙網(wǎng)絡(luò)成像儀(KCWI)，研究小組發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇異、孤立的超擴(kuò)散星系(UDG)。

這個(gè)透明幽靈般的星系，名為DGSAT I，與目前關(guān)于超擴(kuò)散星系(UDG)形成的理論相矛盾。所有先前研究的超擴(kuò)散星系(UDG)都是在星系團(tuán)中，這為曾經(jīng)的“正?！毙窍堤峁┝死碚摶A(chǔ)，但隨著時(shí)間的推移，由于星系團(tuán)內(nèi)部的劇烈事件，超擴(kuò)散星系(UDG)被炸成了蓬松的一團(tuán)。

博科園-科學(xué)科普：UCO博士后學(xué)者、該研究的第一作者伊格納西奧馬丁納瓦羅(Ignacio Martin-Navarro)說(shuō)：對(duì)于星系的起源，從螺旋星系到橢圓星系，從巨型星系到矮星系，似乎有一幅相對(duì)清晰的圖畫(huà)。然而，最近發(fā)現(xiàn)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)對(duì)這幅圖景的完整性提出了新問(wèn)題。到目前為止，所有被詳細(xì)研究的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)都是在星系團(tuán)內(nèi)部：密集的暴力相互作用區(qū)域，在那里，星系剛誕生時(shí)的特征就被困難的青春期打亂了。該小組的研究結(jié)果將發(fā)表在2019年4月11日出版的《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》上，現(xiàn)在可以在網(wǎng)上查閱。因?yàn)镈GSAT I是在集群之外發(fā)現(xiàn)的超擴(kuò)散星系(UDG)一個(gè)罕見(jiàn)例外，所以它可以提供一個(gè)更清晰的窗口來(lái)了解過(guò)去。

圍繞它的活動(dòng)并不多，不會(huì)影響它的構(gòu)成和演變。為了找出這個(gè)星系在星光下如此稀疏的原因，研究小組使用KCWI繪制了這個(gè)星系的組成圖。該研究報(bào)告的作者之一、加州大學(xué)洛杉磯分校天文學(xué)家、圣何塞州立大學(xué)(San Jose State University)物理與天文學(xué)系副教授亞倫羅曼諾斯基(Aaron Romanowsky)說(shuō)：星系的化學(xué)組成提供了它形成時(shí)環(huán)境條件的記錄，就像人體中的微量元素可以揭示一個(gè)人一生的飲食習(xí)慣和暴露在污染物中的方式一樣。DGSAT的化學(xué)組成讓研究人員大吃一驚，與大爆炸后誕生的古老星系相比，今天的星系通常含有更多的重元素，比如鐵和鎂。

但KCWI顯示DGSAT I似乎貧血，這個(gè)星系的鐵含量非常低，就好像它是由幾乎未受超新星死亡影響的原始?xì)怏w云形成。然而DGSAT I的鎂含量是正常的，這與天文學(xué)家們期望在現(xiàn)代星系中發(fā)現(xiàn)的是一致。這很奇怪，因?yàn)檫@兩種元素都是在超新星事件中釋放，通常找不到一個(gè)另一個(gè)。羅曼諾斯基說(shuō)：我們不了解污染物的這種組合，但想法之一是，超新星的極端爆炸導(dǎo)致星系在青春期的大小發(fā)生脈動(dòng)，這種脈動(dòng)的方式使鎂優(yōu)先于鐵。超擴(kuò)散星系(UDG)是一種相對(duì)較新的星系，于2015年首次被發(fā)現(xiàn)。它們和銀河系一樣大，但恒星數(shù)量卻比我們的銀河系少100到1000倍，因此幾乎看不見(jiàn)它們，也很難研究。

KCWI以其極高的靈敏度和捕捉宇宙中最微弱和最遠(yuǎn)物體(如UDGs)的高分辨率光譜的能力，旨在克服這一障礙。合著者、加州大學(xué)洛杉磯分校天文學(xué)和天體物理學(xué)教授讓·布羅迪(Jean Brodie)說(shuō)：世界上只有另外一種具有KCWI能力的儀器，能夠讓我們測(cè)量低表面亮度星系的化學(xué)成分，但這顆衛(wèi)星位于南半球，無(wú)法很好地看到位于北半球的DGSAT一號(hào)。KCWI進(jìn)行一種被稱(chēng)為積分場(chǎng)光譜的觀察，用三維而不是二維的方式獲取數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)上，天文學(xué)家有兩種研究天體的方法，一種是通過(guò)成像，另一種是通過(guò)光譜。這臺(tái)儀器打破了兩者之間的障礙。在一次觀測(cè)中，KCWI捕獲圖像和圖像中每個(gè)像素的光譜，從而揭示對(duì)象的物理屬性，如組成、溫度、速度等。

凱克天文臺(tái)首席科學(xué)家約翰·奧米拉說(shuō)：我們建立KCWI就是為了這些觀察;繼續(xù)推進(jìn)從最微弱物體中獲取最多信息的前沿。我們非常興奮地看到，可以和凱克一起研究更多像DGSAT I這樣的天體，并繼續(xù)改變我們對(duì)星系如何形成和隨時(shí)間變化的理解。研究人員計(jì)劃再次使用KCWI，這一次是對(duì)另一種類(lèi)似DGSAT I的UDG進(jìn)行更深入的觀察，他們計(jì)劃更詳細(xì)地梳理它的組成，希望能解開(kāi)更多的數(shù)據(jù)，幫助天文學(xué)家鎖定超擴(kuò)散星系(UDG)的起源。人們提出了各種各樣的想法，從平凡的到奇異的。一個(gè)有趣的可能性是，這些幽靈般的星系中一些是來(lái)自宇宙黎明的活化石，那時(shí)恒星和星系出現(xiàn)在與今天大不相同的環(huán)境中，它們出生確實(shí)是一個(gè)迷人的謎，研究團(tuán)隊(duì)正在努力解決！

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自: WM凱克天文臺(tái)

參考期刊文獻(xiàn):《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》

DOI: 10.1093/mnras/stz252

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