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天文学家发现了宇宙中一些最古老的星系

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天文学家已经确定了宇宙中一些最早的星系。来自杜伦大学计算宇宙学研究所和哈佛-史密森天体物理中心的研究小组已经发现证据表明,围绕我们银河系运行的最微弱卫星星系是在宇宙中形成的最早星系之一。从事这项研究的科学家称这一发现“非常令人兴奋”,发现一些围绕银河系运行的宇宙最早星系“相当于发现了第一批居住在地球上的人类的遗骸”。该研究小组的发现表明,包括Segue-1、Bootes I、Tucana II和Ursa Major I在内的星系实际上是最早形成的星系之一,据信已经超过130亿年了。当宇宙大约38万年时,第一个原子形成了。这些是氢原子,元素周期表中最简单的元素。

卫星星系在计算机模拟星系轨道上的分布,就像兰博达-冷暗物质宇宙学模型所预测的那样,蓝色的圆圈围绕着较亮的卫星,白色的圆圈围绕着超广域卫星(如此微弱以至于在图像中不容易看到);超微卫星是宇宙中最古老的星系之一;它们是在宇宙只有1亿年的时候开始形成的(与目前的138亿年相比)。图片:Institute for Computational Cosmology, Durham University, UK

贾浩逆反-科学科普:这些原子聚集成云,并开始逐渐冷却,形成大爆炸产生的暗物质的小团块或“光环”。这个被称为“宇宙黑暗时代”的冷却阶段持续了大约1亿年。最终,光环内部冷却的气体变得不稳定并开始形成恒星——这些星体是有史以来第一批形成的星系。随着第一批星系的形成,宇宙突然亮了起来,结束了宇宙的黑暗时代。哈佛-史密森天体物理学中心的Sownak Bose博士与达伦大学ICC分校的Alis Deason博士和Carlos Frenk教授合作,确定了围绕银河系运行的两组卫星星系。第一个是一个非常微弱的群体,由在“宇宙黑暗时代”形成的星系组成。第二种是稍明亮的星系群,由数亿年后形成的星系组成,一旦第一批恒星发出的强烈紫外辐射电离出的氢能够冷却成更大质量的暗物质晕。

值得注意的是,研究小组发现,他们之前开发的星系形成模型与数据完全一致,从而可以推断出卫星星系的形成时间,研究发现发表在《天体物理学》上。杜伦大学计算宇宙学研究所主任卡洛斯弗兰克教授说:在我们宇宙中最初形成的星系中,找到一些在银河系自己后院轨道上运行的星系,在天文学上相当于找到了地球上第一批人类的遗骸,这是非常令人兴奋。发现支持了目前宇宙演化的模型,即‘羔羊-冷暗物质模型’,其中构成暗物质的基本粒子驱动宇宙演化。第一批星系发出的强烈紫外辐射通过电离它们(破坏它们的电子)摧毁了剩下的氢原子,使得这些气体很难冷却并形成新恒星。

这张照片是由英国杜伦大学计算宇宙学研究所、德国海德堡理论研究所和德国马克斯·普朗克天体物理研究所的研究人员进行的Auriga项目模拟得到的。

星系形成的过程停止了,在接下来的大约10亿年里没有新的星系能够形成。最终暗物质的光环变得如此巨大,甚至电离气体也能冷却。星系重新形成,最终形成了壮观的明亮星系,就像我们的银河系一样。当这项工作开始时,索纳克·博斯博士(Sownak Bose)是ICC的博士生,现在是哈佛-史密森天体物理学中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的研究员。十年前,银河系附近最微弱的星系可能会消失在雷达下。随着当前和未来星系普查的敏感性不断增加,一个全新的最小星系宝库已经曝光,让我们能够在新的体制下测试理论模型。达拉谟大学ICC分校皇家学会大学研究员爱里斯·迪森博士说:这是一个很好的例子,说明银河系中最小的矮星系的观测可以用来了解早期宇宙。

贾浩逆反-科学科普| 参考期刊文献 :《Astrophysical Journal》| 研究/来自:达勒姆大学,DOI: doi.org/10.3847/1538-4357/aacbc4

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