宇宙邊緣的星暴星系

[照片說明]：高紅移星暴星系LAE J1044-0130。

一個由日本Tohoku大學天文學家領導的小組使用日本的昴星團望遠鏡發現了一個回溯時間小於宇宙年齡10億年的星暴星系——恆星大規模、高速形成的星系。昴星團和凱克望遠鏡的的成像以及光譜觀測顯示這個星系有著由於大質量恆星的星暴而形成高速氫氣噴流。這個星繫到地球的距離超過140億光年，是現今所發現的最遙遠的星暴星系。研究如此遙遠的星系需要精湛的技術和大型的望遠鏡，這將有助於我們了解宇宙早期星系的誕生和演化。

這個新發現的星系離我們極為遙遠，我們所探測到的光是它140億年前所發出的。只有像昴星團望遠鏡這樣的大型望遠鏡才能聚集到足夠的光來研究這些極為暗弱、遙遠的星系，進而了解嬰兒時期的宇宙。由於宇宙在膨脹，這些遙遠星系所發出的光延伸到了長波波段，天文學家稱之為「紅移」。離我們越遠的天體，紅移越大。

為了尋找宇宙中最遙遠的星暴星系，這個天文學家小組（包括Tohoku大學的研究生Masaru Ajiki和副教授Yoshiaki Taniguchi，以及日本國家天文台、東京大學、夏威夷大學和馬里蘭大學的研究人員）在昴星團望遠鏡的主焦點相機Suprime-Cam上安裝了一塊特殊的濾光片（NB816），並用它觀測了位於六分儀座的類星體SDSSp J104433.04-012502.2周圍滿月大小的天區。人們相信類星體的中央是質量為太陽質量10億倍的超大質量黑洞，由於它極為明亮，幾乎在任何距離上都能被發現。這塊特殊的濾光片只允許與類星體在相同距離的星系所發出的波長為800納米左右的光通過，這些發射線（被稱為萊曼-α）是被星暴所加熱的氣體所發出的。

在2002年2月為期10小時的觀測之後，發現了超過15個的星系。之後昴星團暗天體照相機和攝譜儀對其中的一個進行了深入觀測，確定它是一個極為遙遠的星系。另外，凱克Ⅱ望遠鏡的觀測也證實了這一發現，而且它的觀測發現星系中的氫氣噴流速度達到了每秒幾百千米。

[圖片說明]：星系LAE J1044-0130的光譜能量分布圖，其中LAE是Lyman-alpha emitter的縮寫，意為萊曼-α發射體。上面一排是這個星系在不同濾光片下的照片，中間一排是相應的等高線圖。圓圈中央、用紅色箭頭標出的就是星系LAE J1044-0130，它在NB816濾光片的照片中非常清晰，但是在其他的濾光片照片中幾乎看不見。照片中位於星系LAE J1044-0130左上方的明亮天體是一個距離我們僅70億光年的前景星系。下面的圖所顯示的是在不同波段所探測到的光子數量。圖片版權：日本國家天文台、昴星團望遠鏡。

質量大於10個太陽質量的恆星會以超新星爆炸的方式結束自己的生命。當有許多這樣的恆星在同一個區域、在相同時間段內形成時，它們爆炸的合力會將星系中氣體拋射出去。這樣的噴流被稱之為「超級風」，在星系M82中也觀測到了類似的現象。如果在如此年輕的星系中出現由於超級風而形成的噴流，這將是迄今所發現的最遙遠的超級風噴流現象，而且這意味著在宇宙誕生幾億年之後這個星系中恆星的大規模形成就已經開始。

發現和研究這些遙遠的星系，天文學家可以了解宇宙早期星系的樣子，以及它們是如何誕生和演化的。Taniguchi教授說：「在昴星團望遠鏡設計製造的15年中，Keiichi Kodaira（前日本國家天文台主任）和我就夢想著去尋找遙遠的星系。現在這個夢想實現了。」

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