哈勃望远镜在早期宇宙中的惊人发现

美国宇航局/欧洲航天局哈勃空间望远镜天文台的最新研究结果表明，早期宇宙中第一批恒星和星系的形成比预想的要早。 一个欧洲的天文学家小组并没有发现第一代恒星的证据，这些恒星被称为第三族群恒星，可以追溯到宇宙只有5亿年的时候。

             

对最早的星系的探索仍然是现代天文学中的一个重大挑战。 我们不知道宇宙中最早的恒星和星系是什么时候或者怎样形成的。 而这些问题却可以通过哈勃空间望远镜的深度成像观测来找到答案。哈勃望远镜使天文学家能够观察到宇宙大爆炸后5亿年内的景象。

             

由欧洲航天局(ESA)的Rachana Bhatawdekar领导的一个欧洲研究小组着手研究宇宙早期的第一代恒星。这些恒星被称为第三族群恒星，它们是由大爆炸产生的原始物质形成的。 第三族群恒星一定完全是由氢、氦和锂构成的，在这些恒星的核心产生氧、氮、碳和铁等较重元素之前，这些元素是唯一存在的元素。

             

Bhatawdekar和她的团队通过研究MACS J0416星系团及其与哈勃空间望远镜的平行区域，探索了宇宙大爆炸后约5亿年至10亿年的早期宇宙(数据来自美国宇航局的斯皮策空间望远镜和欧洲南方天文台的地面超大望远镜)。在谈到新的结果时Bhatawdekar说：“我们没有发现在这个宇宙时间间隔内存在第一代III 族恒星的证据，”

             

作为哈勃前沿领域项目的一部分，这一结果是通过哈勃空间望远镜的宽视场三号相机和先进的巡天相机实现的。这个项目(从2012年到2017年观察了6个遥远的星系团)产生了有史以来对星系团及其后面的星系进行的最深层次的观察，这些星系被引力透镜效应效应放大了，因此揭示出的星系比以前观察到的要暗10到100倍。前景星系团的质量足够大，可以弯曲和放大来自后方较远天体的光线。这使得哈勃能够使用这些宇宙放大镜，来研究超出其名义操作能力的物体。

             

Bhatawdekar和她的团队开发了一种新技术，可以移除明亮的前景星系中构成引力透镜的光线。这使他们能够发现质量比以前用哈勃望远镜观测到的要低的星系，这个距离相当于宇宙不到10亿年的时间。在宇宙时间的这一点上，缺乏奇特的恒星种群的证据和许多低质量星系的鉴定支持了这样的观点，即这些星系最有可能是宇宙再电离的候选者。早期宇宙中的再离子化阶段，就是第一批恒星和星系电离中性星系介质的时候。

             

Bhatawdekar说“这些结果具有深远的天体物理学意义，因为它们表明星系形成的时间肯定比我们想象的要早得多。这也强有力地支持了早期宇宙中的低质量/暗淡星系导致再电离的观点。”

这些结果还表明，恒星和星系最早的形成时间比用哈勃空间望远镜探测到的时间要早得多。这为即将到来的NASA/ESA/CSA J詹姆斯·韦伯空间望远镜留下了一个令人兴奋的进一步研究领域ーー研究宇宙中最早的星系。

这些结果是基于Bhatawdekar等人2019年的一篇论文，以及一篇即将发表在即将出版的《皇家天文学会月报》上的论文。这些结果也将在第236次美国天文学会会议的记者招待会上公布。

参与这项研究的欧洲天文学家小组由 R. Bhatawdekar和C.J. Conselice.

组成。

             

这个哈勃空间望远镜是美国宇航局和欧洲航天局之间的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃望远镜的科学操作。STScI由位于华盛顿特区的美国国家航空航天局大学天文研究协会运作。

作者: Rob Garner

FY: 头铁獭

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