雙重或虛無：天文學家重新思考類星體環境

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】天文學家們通過安裝在Subaru望遠鏡上的Hyper Suprime-Cam (HSC)，發現了近200億年前的「原始星團」，即大約120億年前的星系團的前身，大約是已知的十倍。他們還發現類星體並不傾向於存在於原始星團中;但是如果在原星團中有一個類星體，那麼附近就有第二個類星體。這一結果引起了對類群和類星體之間關係的懷疑。在宇宙中，星系不是均勻分布的。有一些地方被稱為星系團，有幾十個或數百個星系在一起被發現。其他星系是孤立的。為了確定星系團形成的方式和原因，不僅要研究目前宇宙中所看到的成熟的星系團，還要觀察形成過程中的星團和星系團。

由HSC揭示的星系分布和一些原始星團的特寫。高、低密度區域分別以紅、藍兩種顏色表示。在特寫鏡頭中，白色的圓圈表示遙遠星系的位置。紅色區域預計將演化成星系團。從特寫中我們可以看到，超緻密區域的各種形態:一些區域有另一個相鄰的高密度區域，或者像長絲一樣伸長，同時也有孤立的高密度區域。圖片版權：NAOJ

因為光速是有限的，觀察遙遠的物體使我們能夠回顧過去。例如來自10億光年的天體發出的光實際上是在10億年前發出的，並且從那時起就一直在太空中遨遊。通過觀察這些光線，天文學家們可以看到宇宙在發出光時的樣子。即使觀察遙遠的(早期的)宇宙，原始星團也很稀少，很難發現。只有大約20個是已知的。由於遙遠的原始星團很難直接觀察到，類星體有時被用作一個代理。當大量氣體落入星系中心的超大質量黑洞時，它與其他氣體發生碰撞，並被加熱到極端溫度。這種熾熱的氣體明亮地發光，被稱為類星體。當許多星系靠近時，兩個星系碰撞並融合在一起，就會產生不穩定性，並導致氣體落入一個星系的超大質量黑洞中，形成一個類星體。然而由於類星體和原生星團的稀有，這種關係並沒有被證實。

為了了解遙遠宇宙的原始星團，需要一個更大的觀測樣本。包括日本國家天文台的天文學家、東京大學、高級研究研究生院和其他研究機構在內的一個團隊，正在用斯巴魯望遠鏡的非常寬視場照相機，Hyper suprim - cam (HSC)，進行一項前所未有的廣泛的對原始星團的系統調查。通過對這項調查的數據進行分析，研究小組已經確定了近200個星系聚集在一起，形成了120億年前早期宇宙的原始星團。研究小組還討論了類群和類星體之間的關係。研究小組在與HSC原星團相同的時間採樣了151個發光類星體，他們驚奇地發現，大多數類星體並不靠近星系的密集區域。事實上最明亮的類星體甚至可以避開最密集的星系。這些結果表明類星體並不是一個很好的原型，更重要的是，除了星系合併之外的機制可能需要解釋類星體的活動。

此外，由於在最亮的類星體附近沒有發現許多星系，這意味著類星體的硬輻射會抑制其附近的星系形成。另一方面，研究小組發現在原生星團中存在兩對類星體。類星體是罕見的，對它們的配對更是罕見。這兩對都與原生星團相關的事實表明，類星體的活動可能在原始集群環境中是同步的。該團隊的領導者Nobunari Kashikawa (NAOJ)說：我們已經成功地在遙遠的宇宙中發現了一些原始星團，這是由於我們對HSC的廣泛深入的觀察，我們已經見證了類星體環境的多樣性。論文的第一作者Jun Toshikawa說：HSC的觀測使我們首次系統地研究了原生星團。HSC原星團的發現將隨著調查的進行而穩步增長。當觀測完成時將會發現位於120億光年之外的數千個原生星團。通過這些新的觀察，我們將闡明原生星團的發展歷史。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：日本國立天文台

編譯：中子星

審校：博科園

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傳播：博科園

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