宇宙网的第一批图像揭示了数十亿未被怀疑存在的矮星系

遥远宇宙的宇宙学模拟

图1:遥远宇宙的宇宙学模拟。该图像显示了宇宙网中氢原子发出的光,该区域的宽度约为1500万光年。除了非常微弱的星系间气体发射外,我们还可以看到一些点源:这些是正在形成第一批恒星的星系。资料来源:Jeremy Blaizot / SPHINX项目

  • 在宇宙中,星系分布在极细的气体丝上,这些气体丝长达数百万光年,被空隙隔开,形成了宇宙网。
  • 缪斯女神仪器上的甚大望远镜捕捉到了早期宇宙中一些细丝的图像
  • 揭示了在细丝中意外地出现了数十亿个矮星系

虽然宇宙学模型早就预测了星系诞生的气体纤维,但到目前为止,我们还没有这类物体的真实图像。现在,“宇宙网”的一些细丝第一次被利用MUSE直接观测到[1]仪器安装在ESO位于智利的非常大的望远镜。这些早期宇宙的观测,10到20亿年之后大爆炸,指出存在大量迄今未被怀疑的矮星系。由里昂天体物理学研究中心(CNRS/Université Lyon 1/ENS de Lyon)领导的国际合作开展,拉格朗日实验室(CNRS/Université Côte d 'Azur /Observatoire de la Côte d 'Azur)也参与其中,[2]该研究发表在该杂志上天文学& Astrophysic年代。

由MUSE观测到的2250个宇宙锥星系

图2:根据宇宙的年龄(以数十亿年为单位),MUSE观测到的宇宙“锥”中的2250个星系显示在这里。这项研究中探索的早期宇宙时期(大爆炸后8亿年到22亿年)用红色表示。22个星系密度过高的区域用灰色矩形表示。纤维被识别得最明显的5个区域显示为蓝色。来源:罗兰·培根/大卫·玛丽

星系在氢气的丝状结构中形成,被称为宇宙网,是大爆炸模型和星系形成的主要预测之一[图1]。到目前为止,人们对网络的了解仅限于几个特定的区域,特别是类星体的方向。类星体的强大辐射就像汽车前灯一样,在视线范围内显示出气体云。然而,这些区域并不能代表大多数星系(包括我们自己的星系)诞生的整个丝状网络。由法国国家科学研究中心的研究员罗兰·培根领导的一个国际研究小组目前已经获得了对构成灯丝的气体发出的微弱光的直接观测,这是一个圣杯里昂天体物理学研究中心(CNRS/Université Lyon 1/ENS de Lyon)。

由MUSE发现的氢细丝

图3:由MUSE在哈勃超深视场中发现的一个氢细丝(蓝色)。它位于天炉座,距离地球115亿光年,横跨1500万光年。背景图片来自哈勃望远镜。资料来源:罗兰·培根、大卫·玛丽、欧洲南方天文台和美国宇航局

该团队大胆地将ESO的甚大望远镜(配备了MUSE仪器,并与望远镜的自适应光学系统相结合)对准天空的一个区域超过140小时。这两种仪器构成了世界上最强大的系统之一。[3]被选中的区域构成了哈勃超深视野的一部分,这是迄今为止获得的宇宙最深的图像。然而,现在哈勃已经被超越了,因为缪斯发现的40%的星系在哈勃的图像中没有对应的。

灯丝的宇宙学模拟

图4:由成千上万个小星系组成的灯丝的宇宙学模拟。左边的图像显示了可能在现场观察到的所有星系所产生的辐射。右边的图像显示了缪斯可以看到的灯丝。即使曝光时间很长,绝大多数星系也无法单独被探测到。然而,所有这些小星系发出的光都是散射的背景,就像用肉眼看到银河系一样。资料来源:Thibault Garel和Roland Bacon

经过周密的计划,历时8个月才完成了这次非同寻常的观察活动。这是紧随其后的是一年的数据处理和分析,首次揭示了光从氢细丝,以及图像的几丝是一个宇宙大爆炸后二十亿年,了解星系形成的关键时期从宇宙网络的气体(图2和3)。然而,最让该团队感到惊讶的是,模拟显示来自气体的光来自迄今为止看不见的数十亿矮星系,这些矮星系产生了大量的恒星[图4]。[4]虽然这些星系太暗了,无法用现有的仪器单独探测到,但它们的存在将对星系形成模型产生重大影响,而这意味着科学家们才刚刚开始探索。

笔记

  1. MUSE是多单元光谱探测器的缩写,是一款用于探索遥远宇宙的3D光谱仪。该仪器的建造由里昂天体物理学研究中心(CNRS/Université Claude Bernard-Lyon 1/ENS de Lyon)领导。
  2. 其他参与的法国实验室:马赛天体物理学实验室(CNRS/ aux -Marseille Université/CNES),天体物理学研究所Planétologie (CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier/CNES)。
  3. 看到ESO新闻稿
  4. 到目前为止,理论预测这些光来自于弥漫的宇宙紫外线背景辐射(由所有星系和恒星产生的非常微弱的背景辐射),通过加热灯丝中的气体,使它们发光。

参考:“MUSE极深领域:宇宙网络在高发射红移”r .培根,d .玛丽,t . Garel j . Blaizot m . Maseda j . Schaye l . Wisotzki委员会,j . Brinchmann f•勒克莱尔指出诉Abril-Melgarejo l . Boogaard n . f .钻孔t . Contini a . Feltre b . Guiderdoni c . Herenz w·阔拉茨尼h . Kusakabe j . Matthee l . Michel-Dansac t·纳纳亚卡拉j·理查德,M. Roth, K. B. Schmidt, M. Steinmetz, L. Tresse, T. Urrutia, A. Verhamme, P. M. Weilbacher, J. Zabl and S. L. Zoutendijk, 2021年3月18日,天文学& Astrophysic
0004 - 6361/202039887 DOI: 10.1051 /

5个评论关于“宇宙网的第一张图片揭示了数十亿未知矮星系的存在”

  1. “我们发现,由宇宙紫外线背景提供能量的Lyα荧光,最多可以解释观测到的信号的28 ~ 34% (atz≈3),不到10% (atz≈4.5)(第5.1.1节)。”

    “……我们表明,大部分漫射通量是由于未探测到的星系CGM内的Lyα辐射,只有一小部分可能来自IGM本身。”

    “这是在典型的丝状环境中首次探测到Lyα辐射中的宇宙网结构,即网络节点的典型外部大规模结构,是长期寻找高z宇宙网签名的一个里程碑。”

    https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2021/03/aa39887-20.pdf

  2. 朱尔斯罗森|2021年5月16日12:13|回复

    数十亿个星系,每个星系都有数十亿颗恒星,意味着有数十亿颗行星,其中一些行星上肯定有生命。我们不能独处。这简直令人难以置信。记住,这些星系早在几个小时之前就诞生了,存在于我们之前很多年。

  3. Avraam杰克Dectis|2021年5月16日晚上8:37|回复


    非常有趣,但是,就矮星系而言,我们谈论的只是模拟的结果,而不是经过验证的事实:

    “然而,最让该团队惊讶的是,模拟显示来自气体的光来自迄今为止看不见的数十亿矮星系,它们产生了大量的恒星[图4]虽然这些星系太暗了,无法用现有的仪器单独检测到,但它们的存在将对星系形成模型产生重大影响,这意味着科学家们才刚刚开始探索。”

  4. 嘿!让我们把时间、精力和资源花在观察外面而不是我们自己的星球上。然后我们可以用火箭向大气中排放成吨的二氧化碳,找到一个新的星球来投资,然后从头再来。

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