用星系團作為「天然望遠鏡」來觀測更遙遠的宇宙！

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【博科園-科學科普】當涉及到研究宇宙中最遙遠和最古老的星系時，許多挑戰就出現了。除了數十億光年之外，這些星系往往太微弱，看不清楚。幸運的是天文學家已經開始使用一種被稱為引力透鏡的技術，在那裡大質量物質集合的引力(像銀河星團)被用來增強這些暗淡星系的光。

這個插圖顯示了引力透鏡的工作原理。一個巨大的星系群的引力是如此強烈，它會彎曲、照亮和扭曲它後面遙遠星系的光。這種規模被誇大了，在現實中遙遠的星系離我們更遠，也更小。圖片版權：NASA, ESA, L. Calcada

利用這項技術，一個國際天文學家小組最近發現了一個遙遠而安靜的星系，否則會被忽視。由夏威夷大學馬諾亞大學的研究人員領導的研究小組利用哈勃太空望遠鏡進行了迄今為止最極端的引力透鏡效應，這使得他們能夠觀察到被稱為eMACSJ1341-QG-1的微弱星系。

研究成果最近發表在《天體物理學雜誌》上，題目是「30倍:在z = 1.6的靜止星系的極端引力透鏡」。由夏威夷大學的天文學家Harald Ebeling領導的研究小組成員包括來自Niels Bohr研究所的成員，Recherche科學研究中心(CNRS)，太空望遠鏡科學研究所和歐洲南方天文台(ESO)。

由哈勃太空望遠鏡觀測到的靜止的星系eMACSJ1341-QG-1。這條黃色虛線描繪了星系引力透鏡的邊界。左上角的inset顯示了eMACSJ1341-QG-1的外觀。圖片版權：Harald Ebeling/UH IfA

研究小組依靠巨大的星系群emacsj13441.9 -2441來放大來自eMACSJ1341-QG-1的光，這是一個遙遠而暗淡的星系。從天文學的角度來說，這個星系是一個「靜止的星系」的例子，它基本上是舊的星系，基本上耗盡了它們的塵埃和氣體的供應，因此不會形成新的恆星。研究小組首先用哈勃望遠鏡拍攝了這個微弱星系的圖像，然後用ESO/ x -發射光譜儀進行了後續的光譜觀測，這是智利帕納爾天文台的大型望遠鏡(VLT)的一部分。研究小組確定他們能夠將背景星系放大30倍的原圖，而剩下的兩張照片則是6倍。

這使得eMACSJ1341-QG-1是迄今為止發現的最強烈的、被放大的休眠星系，而且是相當大的邊緣!作為里昂大學(University of Lyon)的助理天文學家約翰·理查德(Johan Richard)，他在《夏威夷大學》(University of Hawaii)的新聞發布會上指出：這幅圖像的高倍放大給我們提供了一個難得的機會來研究這個遙遠天體的恆星群，並最終重建其不變形的形狀和性質。

一個螺旋星系閃耀在年輕恆星的藍色光芒中，從正在進行的恆星形成(左)和一個沐浴在古老恆星的紅光中的橢圓星系(右圖)。圖片版權：Sloan Digital Sky Survey, CC BY-NC.

儘管之前已經進行過其他一些極端的放大，但這一發現創造了一個新的記錄，為一個罕見的靜止的背景星系的放大。這些較老的星系不僅很難探測，因為它們的光度較低，對它們的研究可以揭示宇宙中星系的形成和演化的一些非常有趣的事情。專註於尋找極其龐大的星團，作為天然的望遠鏡已經發現了許多令人興奮的引力透鏡現象。然而這一發現引人注目，因為eMACSJ1341所提供的巨大的放大率讓我們能夠詳細研究一種非常罕見的星系。

靜止的星系在當地宇宙中很常見，代表了星系演化的終點。因此，這個破紀錄的發現可以提供一些獨特的機會來研究這些古老的星系，並確定為什麼恆星形成在它們中結束。作為哥本哈根大學(University of Copenhagen)的一名團隊成員、星系進化方面的專家，Mikkel Stockmann解釋道：觀察的是更遙遠的星系也是在回顧時間，所以看到的是更年輕的物體，而且還不應該耗盡它們的氣體供應。了解為什麼這個星系已經停止形成恆星可能會給我們提供關於星系演化過程的重要線索。

在超大質量黑洞周圍的吸積盤，這是一個活躍的星系。圖片版權：NASA/Dana Berry, SkyWorks Digital

最近的研究表明，超大質量黑洞(SMBH)的存在可能是導致星系靜止的原因。當這些黑洞產生的強力噴射物開始耗盡它們的塵埃和氣體星系的核心時，潛在的恆星會發現自己缺乏所需的物質來承受重力的崩塌。與此同時eMACSJ1341-QG1的後續觀測是在智利的帕拉納天文台和夏威夷的Maunakea天文台進行的。這些觀測結果肯定會告訴我們，有朝一日當最後的塵埃和氣體耗盡，所有的恆星變成紅巨星和長壽命的紅矮星時銀河系將會變成什麼樣子。

知識：科學無國界、博科園-科學科普

參考：University of Hawa』ii News, The Astrophysical Journal Letters

作者：Matt Williams

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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