近在咫尺!天文學家發現宇宙最古老星系 就在銀河系周圍
2020-12-06 前瞻網近在咫尺！天文學家發現宇宙最古老星系 就在銀河系周圍
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(圖源：ScienceDaily)
來自杜倫大學計算宇宙學研究所和哈佛-史密森天體物理中心的天文學家們發現了證據，表明圍繞我們銀河系軌道運行的最微弱的衛星星系是宇宙中最早形成的星系之一。
從事這項研究的科學家稱這一發現「非常令人興奮」，他們解釋說，發現一些圍繞銀河系運行的宇宙最早星系「相當於發現了第一批居住在地球上的人類的遺骸」。
該研究小組的發現表明，包括Segue-1、Bootes I、Tucana II和Ursa Major I在內的星系實際上是最早形成的星系之一，據信已經超過130億年了。
當宇宙大約38萬年時，第一個原子形成了。這些是氫原子，元素周期表中最簡單的元素。
這些原子聚集成雲，並開始逐漸冷卻，形成大爆炸產生的暗物質的小團塊或「光暈」。
這個被稱為「宇宙黑暗期」的冷卻階段持續了大約1億年。
最終，光暈內部冷卻的氣體變得不穩定，並開始形成恆星——這些天體是有史以來第一批形成的星系。
隨著第一批星系的形成，宇宙突然亮了起來，結束了宇宙的黑暗時代。
哈佛-史密森天體物理學中心的Sownak Bose博士與達倫大學ICC的Alis Deason博士和Carlos Frenk教授合作，確定了圍繞銀河系運行的兩組衛星星系。
第一個是一個非常微弱的群體，由在「宇宙黑暗期」形成的星系組成。
第二種是稍明亮的星系群，由數億年後形成的星系組成，一旦第一批恆星發出的強烈紫外輻射電離出的氫能夠冷卻成更大質量的暗物質暈。
值得注意的是，研究小組發現，他們之前開發的星系形成模型與數據完全一致，從而可以推斷出衛星星系的形成時間。
他們的發現發表在《天體物理學雜誌》上。
杜倫大學計算宇宙學研究所主任卡洛斯•弗蘭克(Carlos Frenk)教授說:「在我們的宇宙中最初形成的星系中，找到一些在銀河系自己的後院軌道上運行的星系，在天文學上相當於找到了地球上第一批人類的遺骸。這是非常令人興奮的。」
「我們的發現支持了目前宇宙演化的模型，即『Lambda-cold-dark-matter model』，其中構成暗物質的基本粒子驅動宇宙演化。」
第一批星系發出的強烈紫外輻射通過電離它們(破壞它們的電子)摧毀了剩下的氫原子，使得這些氣體很難冷卻並形成新的恆星。
星系形成的過程停止了，在接下來的大約10億年裡沒有新的星系能夠形成。最終，暗物質的光暈變得如此巨大，甚至電離氣體也能冷卻。
星系重新形成，最終形成了壯觀的明亮星系，就像我們的銀河系一樣。
當這項工作開始時，Sownak Bose博士是ICC的一名博士生，現在是哈佛-史密森天體物理學中心的研究員。他說:「這項工作的一個很好的方面是，它突出了理論模型預測和實際數據之間的互補性。」
「十年前，銀河系附近最微弱的星系可能會消失在雷達下。隨著當前和未來星系普查的敏感性不斷增加，一個全新的最小星系寶庫已經曝光，讓我們能夠在新的機制下測試理論模型。」
來自英國杜倫大學的皇家學會大學研究員艾利斯·迪森博士(Alis Deason)說:「這是一個很好的例子，展示了我們銀河系中最小的矮星系是如何被用來了解早期宇宙的。」
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