科学家们发现了有史以来最远的星系

HD1,红色物体,出现在放大图像的中心。 信用:Harikane 等人。

一个国际天文学家团队,包括天体物理中心的研究人员| 哈佛和史密森尼学会发现了有史以来最遥远的天体:星系。

这个名为 HD1 的候选星系距离我们大约 135 亿光年,周四在 天体物理学杂志. 在发表于 皇家天文学会信函月报, 科学家们已经开始推测这个星系究竟是什么。

该团队提出了两个想法:HD1 可能正在以惊人的速度形成恒星,甚至可能是第 III 族恒星的家园,这是宇宙中最早的恒星——迄今为止,从未被观测到。 或者,HD1 可能包含一个超大质量黑洞,其质量约为太阳质量的 1 亿倍。

MNRAS 研究的主要作者、ApJ 发现论文的合著者、天体物理学中心的天文学家法比奥·帕库奇说:“回答有关如此遥远来源性质的问题可能具有挑战性。” “这就像一艘船在遥远的岸边,在大风和浓雾中,从它所悬挂的旗帜中猜出它的国籍。人们可以看到旗帜的一些颜色和形状,但不是全部. 归根结底,这是一场分析和排除不可信场景的漫长游戏。”

HD1 在紫外光下非常亮。 为了解释这一点,“那里正在发生一些充满活力的过程,或者更好的是,确实发生在数十亿年前,”帕库奇说。

起初,研究人员假设 HD1 是一个标准的星暴星系,一个正在高速创造恒星的星系。 但是在计算了 HD1 产生了多少恒星之后,他们获得了“令人难以置信的速度——HD1 每年会形成 100 多颗恒星。这至少比我们对这些星系的预期高出 10 倍。”

就在那时,团队开始怀疑 HD1 可能不会形成正常的日常恒星。

“宇宙中形成的第一批恒星比现代恒星更大、更亮、更热,”帕库奇说。 “如果我们假设 HD1 中产生的恒星是这些第一颗或第三星族恒星,那么它的性质可以更容易地解释。事实上,第三星族恒星能够产生比普通恒星更多的紫外线,这可以澄清极端HD1的紫外光度。”


时间轴显示了最早的星系候选者和宇宙的历史。 图片来源:Harikane 等人、NASA、EST 和 P. Oesch/Yale。

然而,超大质量黑洞也可以解释 HD1 的极端亮度。 当它吞噬大量气体时,黑洞周围的区域可能会发射出高能光子。

如果是这样的话,这将是迄今为止人类已知的最早的超大质量黑洞,与目前的记录保持者相比,观测到的时间要接近大爆炸。

“HD1 将代表早期宇宙产房中的一个巨大婴儿,”天体物理中心的天文学家和 MNRAS 研究的合著者 Avi Loeb 说。 “它将有记录以来最高的类星体红移几乎打破了两倍,这是一项了不起的壮举。”

HD1 是在斯巴鲁望远镜、VISTA 望远镜、英国红外望远镜和斯皮策太空望远镜观测时间超过 1,200 小时后发现的。

发现该星系的东京大学天文学家 Yuichi Harikane 说:“从 700,000 多个天体中找到 HD1 是一项非常艰巨的工作。” “HD1 的红色与 135 亿光年外的星系的预期特征非常吻合,发现它时让我有点起鸡皮疙瘩。”

然后,该团队使用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 进行了后续观测,以确认距离,该距离比目前最远星系的记录保持者 GN-z11 还要远 1 亿光年。

使用詹姆斯韦伯太空望远镜,研究小组很快将再次观察 HD1 以验证它与地球的距离。 如果目前的计算证明是正确的,HD1 将是有史以来最遥远、最古老的星系。

同样的观察将使团队能够更深入地挖掘 HD1 的身份,并确认他们的一个理论是否正确。

“在大爆炸后数亿年形成,HD1 中的黑洞一定是从一颗巨大的种子中以前所未有的速度生长出来的,”勒布说。 “再一次,大自然似乎比我们更有想象力。”