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天文学家观测到50亿光年外黑洞喷射高能粒子束,

2019-08-18 22:32

欧洲天文学家近日宣布,他们发现了宇宙中第一代恒星存在的有力证据。有意思的是,其中一个关键星系的代号是“CR7”,恰是许多球迷用来称呼葡萄牙足球明星C罗的名称。

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天文学家观测到50亿光年外黑洞喷射高能粒子束

天文学家一直从理论上推断存在所谓“第一代恒星”,这些恒星在宇宙大爆炸后不久形成,当时成星的原材料只有氢、氦和微量的锂等轻元素。现在宇宙中较重的化学元素都是第一代恒星在成长过程中通过核反应产生的。但是此前天文学家没有找到第一代恒星存在的确凿证据。

“在孩童时,我就非常好奇人类来自何方,例如形成我们骨头中的钙、肌肉中的碳元素、血液中的铁等元素都是来自于哪里。”天文学家马特一谈起星空便痴迷不已。接着,他欣喜地说:“随着最新的研究发现,这些都源于宇宙最初的形成、第一代恒星的演化。令人惊叹的是,如今我们的研究团队的确首次观测到了这样的天体。”

恒星系被命名为CR7

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欧洲南方天文台近日发表新闻公报说,葡萄牙里斯本大学和荷兰莱顿天文台等机构的研究人员利用甚大望远镜等设备,观测了在宇宙大爆炸后约8亿年时存在的一批古老星系发出的光。其中一个星系的天文学代号简称是CR7,正好与足球明星C罗的代号CR7相同,这是爱好足球的天文学家故意玩的一个双关语。

马特所在的研究团队由葡萄牙里斯本大学天体物理学空间研究所和荷兰天文台天文学家联合组成,他们通过在地球和空间领域中几个最强大的望远镜观测到了早期宇宙中一个最耀眼的星系,它的亮度是迄今观测到的最遥远且最亮星系的三倍,并且以强有力的证据表明,其内可能潜伏着第一代恒星。该研究结果刊登在最新一期的《天体物理学杂志》上。

腾讯体育6月18日讯 近日,来自凯克天文台、欧洲南方天文台甚大望远镜阵、昴星团望远镜和哈勃太空望远镜的联合观测数据显示,科学家可能观测到宇宙中第一代恒星的星光,这是在早期宇宙中发现的最明亮星系。为此,负责本项研究、来自葡萄牙里斯本大学科学家们将其以皇马巨星C罗的名字CR7命名。研究人员索布拉尔认为凯克天文台的精确光谱仪能够确认遥远的发光源是否来自早期宇宙,其中就包括最明亮的星系CR7,其红移值达到了7(CosmosRedshift,缩写也即CR7),是个非常遥远的天体。凯克望远镜配备的DEIMOS光谱分析结果认为,该星系距离我们130亿光年左右,这意味着CR7星系内存在宇宙诞生后的早期恒星。值得一提的是,该星的命名者也承认命名灵感源于皇马巨星。以名人名字来命名星系或行星早已不是第一次,璀璨的星空中,已经有“巴金星”、“陈景润星”等小行星,他们早在1999年就得到了命名。而金庸、鲍德熹、徐克、林青霞、周杰伦名人等已获得行星命名,而在今年4月,早陨的女歌手姚贝娜的名字也被用在第41981号小行星上。

画家创作的HE450-2958类星体和其临近星系

观测发现,在CR7星系中存在强烈电离的氦气,但却测不到任何较重化学元素的信号。欧洲南方天文台认为,这是第一代恒星存在的有力证据。

新发现的星系被命名为CR7。该研究发现广泛收集的观测数据,来自美国夏威夷州莫纳克亚山4145米顶峰凯克天文台的10米口径望远镜、欧洲南方天文台甚大望远镜8.2米口径的光学望远镜、昴星团望远镜和美国国家航天航空局/欧洲空间局的哈勃太空望远镜。经研究确认,该团队观测到了早期宇宙中非常年轻的星系之光,着实令人惊讶。

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本次研究还显示,CR7是其同时期星系中迄今发现的最明亮的星系。此前认为只在那些较暗且特别难观测的星系中才有第一代恒星,而新发现显示在明亮的星系中也可能存在第一代恒星,这说明第一代恒星应该比原先设想的更容易发现。

据物理学家组织网报道,这支团队的带头人、天体物理学空间研究所天文学家大卫·索布拉尔,与其同事一起并非锁定一片狭窄而深邃的星空地带,而是扩大视野对史上最遥远星系展开最广泛的观测,回溯古老宇宙在大爆炸之后大约8亿年再电离时的状况。

HE450-2958类星体的合成图片,综合了哈勃太空望远镜、甚大望远镜和“巡天先进相机(Advanced Camera for Surveys)”等所观测到的图像。

长期以来,天文学家认为存在被称作是第一代恒星的星族III,它们形成于早期宇宙大爆炸的最原始物质,是不含金属的恒星,界于类星体和再游离的时期。

据美国连线杂志网站报道,天文学家近日发现,远在50亿光年之外的宇宙空间,一个黑洞正在为自己“建造家园”:它正处在创造宿主星系的过程之中。

然而,迄今它们未曾被直接观测到,但是经由宇宙中非常遥远的重力透镜星系可以找到间接证据,并推测出它们是非常巨大、高热和短命的,质量可能数百倍于太阳。

天文学家观测到,该黑洞正在向临近星系发送气体喷射和高能粒子,触发了比该星系平均速度快100倍的恒星生成过程。

它们也因以下事实被认为是暗弱蓝星系的成员:宇宙大爆炸不可能创造重元素,而观测到的类星体发射光谱,特别是暗弱蓝星系中重元素又确实存在。现在认为是这些恒星触发了宇宙再电离。

戴维:埃尔伯兹是这项研究的第一作者,他说:“我们的研究表明,超大黑洞能触发恒星的生成,进而建造它们自己的宿主星系。”“这种联系也能解释为什么有更大黑洞存在的星系有更多恒星。”戴维:埃尔伯兹将该研究成果发表在《天文学和天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)期刊上。

氧、氮、碳和铁等化学元素对于生命而言必不可少,这些是经恒星的“肚子”锻造出的。由此意味着,第一批恒星形成必然有的一些元素,是在恒星存在之前的氢、氦和微量锂。

标号HE0450-2958的类星体距地球50亿光年,由一个超大黑洞提供能量。类星体是宇宙中最明亮和距离地球最远的天体之一。类星体直径只有星系的百万分之一到十万分之一,但释放出的能量却是一般星系的千倍以上。类星体通常与中央存在巨大黑洞的宿主星系相伴出现。科学家认为,在黑洞的强大引力作用下,宇宙中的气体等被拖引到黑洞边缘,结果就会形成类星体。

索布拉尔说:“凯克天文台所起的极重要的作用是采用光谱方法能够确认遥远光源中最亮的发光源,令人印象深刻的是,即便该星系距离我们有130亿光年左右,凯克天文台配备的DEIMOS光谱分析红移值达到了7,在15分钟内就确认出CR7是早期宇宙中最明亮的星系。”

然而,与其他已知类星体不同的是,HE0450-2958类星体并未被星系环绕,这令天文学家们困惑。此前,比利时列日大学科学家领导的研究小组在《自然》发表报告称,利用“哈勃”太空望远镜和欧洲南方天文台的“甚大望远镜”对20个类星体进行观测后发现,其中19个类星体都有宿主星系相伴,而一个代号为HE0450-2958、距地球50亿光年的类星体是个例外,它似乎没有宿主星系环绕,像个“孤儿”。科学家们说,探测到没有宿主星系的类星体,实际上也就是发现了没有宿主星系的黑洞,都属于极其罕见的现象。科学家推测,或许是因为环绕类星体的星系被星际尘埃遮蔽,无法被观测到。

研究人员通过欧洲南方天文台甚大望远镜的X-shooter和SINFONI仪器观测到CR7星系内强电离氦的排放,但是至关重要且尤为令人惊讶的是其内没有任何更重元素的信号,这意味着该研究团队找到了第一手有力的证据,即在早期宇宙的一个明亮星系里存有电离气体的星族III集群。

为了揭开谜团,在利用欧洲南方天文台“甚大望远镜”进行的最近一次观测中,天文学家对光谱的中红外线部分进行了重点研究。在光谱的这一波段,尘埃能发出明亮的光,可以被轻易观测到。然而天文学家并没有发现星际尘埃,这也证明了该类星体确实是“孤儿”。

在CR7内,更蓝且有些红的星团被发现,表明星族III是以波浪的形式形成。研究团队直接观察到的是星族III最后一波,这也表明这些恒星应该比以前认为的更容易发现:它们“栖息”在更为明亮星系的普通恒星之中,而不是存在于最早、最小和暗淡的星系里,微弱到难以研究。

非但没有发现有星系环绕,埃尔伯兹的科研团队发现黑洞正向临近星系喷发能量和物质。这种能量和物质“输送”催生了恒星的生成。天文学家也观察到临近星系大量的恒星的诞生:那一区域每年会诞生350颗新恒星。

随后,NASA的哈勃太空望远镜、欧洲南方天文台甚大望远镜阵等先进的观测平台,将进一步帮助科学家跟踪和确认观测到的星族III,并找到更多有力的证据。

科学家认为,最终黑洞会同临近星系融合。两个天体相距22000光年,而且正在以每秒不到125英里的速度相互靠拢。在数千万年之后,HE0450-2958类星体将最终拥有一个“家”:自己的宿主星系。

埃尔伯兹和共同作者写道:“这也能为该黑洞为什么没有宿主星系提供合理解释。”

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