英国杜伦大学与美国哈佛-史密松天体物理中心合作的新研究结果表明,某些围绕着银河系运行的小型黯淡卫星星系,实际上竟很可能是宇宙中最早诞生的星系。
该团队形容,这就好比忽然发现身边藏有远古遗骸一样激励人心。研究结果显示,在银河系 35 个卫星星系(Satellite galaxy)中,4 个矮椭球星系:Segue-1(2006 年发现)、Bootes I(牧夫座矮星系,2006 年发现)、Tucana II(2015 年发现)、Ursa Major I(大熊座 I 矮星系,2005 年发现),很可能是第一批诞生在浩瀚宇宙中的星系。
透握研究这些卫星星系的光度函数(luminosity function),他们发现其中 2 个星系的数据完美吻合团队之前开发的模型预测,也能支持宇宙学中被广泛接受的 ΛCDM 模型(ΛCDM Model、Lambda-CDM Model)。
光度函数为人眼对不同波长光的平均视觉灵敏度,可用于将辐射能量转化为可见光计算,数值并非在所有情况下都准确,而是一个以实验得到的平均值。《BBC》报导解释,光度(luminosity)用来描述天体源每秒辐射的总能量,函数则描述提供特定光度的星系丰度。
138 亿年前,宇宙大爆炸产生了空间与时间,充满定量物质与能量;大爆炸后10-33~10-32 秒内宇宙迎来暴胀时期,物质与能量密度降低,初期膨胀过后几分钟,宇宙开始大幅度冷却,温度降低到约十亿克耳文的量级,并经历“太初核融合”过程形成氢核,此时气体处于游离状态,自由电子与光子散射,光还没跑远就被散射掉。
随着宇宙持续冷却,约 38 万年后,自由电子和原子核结合形成宇宙第一个中性原子(主要是氢原子),而通过与物质脱耦,辐射得以在宇宙空间相对自由地传播,这个辐射残迹就形成了今天所谓的宇宙微波背景辐射(CMB)。
紧接着宇宙迈入长达 10 亿年的黑暗时期,这段期间内第一批恒星、类星体、星系、星系团、超星系团正在加紧孕育,产生紫外线辐射电离中性气体,最终才让光突破迷雾,宇宙重现光明。
研究人员相信,如果进一步研究这几个星系,应该会找到一些奇怪的东西。新论文发表在《天体物理学》期刊。
注:ΛCDM 模型是 Λ-冷暗物质(Cold Dark Matter)模型的简称。
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(首图来源:哈佛-史密松天体物理中心)