用引力透鏡系統「看」宇宙再電離時期

2020-12-05 環球網

近日,利用哈勃太空望遠鏡,天文學家觀測到宇宙遙遠區域的一個星系,該星系在夜空中出現了12個像。這一獨特的景象是由強引力透鏡效應產生的,它幫助天文學家更好地理解宇宙的再電離時期。

這個綽號為「日爆弧」的星系距離地球約110億光年,被46億光年外的巨大星系團「放大」成多幅圖像。如果星系團的質量足夠大,將會彎曲和放大來自其後面較遠星系的光線。該過程不僅導致來自後方星系的光變形,而且會幫星系「畫」出多個像。此次「日爆弧」星系就因引力透鏡效應形成了12幅「肖像」。

引力透鏡效應可以將「日爆弧」星系的亮度提高10到30倍。也正是因此,哈勃太空望遠鏡才有機會詳細觀測那些遠距離星系的結構。觀測表明,「日爆弧」星系類似於宇宙早時期形成的星系,早到大爆炸後僅1.5億年,一個被稱為再電離的時期。

再電離時期是早期宇宙的一個關鍵時期,它結束了「黑暗時代」,即第一批恆星誕生前的時代。當時宇宙是黑暗的,充滿了中性氫。隨後第一批恆星開始形成,來自第一批恆星的光產生了電離中性氫所需的高能光子。然而這些光子是如何在沒有被星際介質吸收的情況下脫離宿主恆星的,仍然是個謎團。此次對於「日爆弧」星系觀測數據的研究,將有助於揭開此謎團。

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    根據天文學家的說法,這些星系在宇宙只有6.8億歲的時候就已經形成了。而且天文學家們還找到了證據,證明這些星系向它們周圍發出了大量的紫外輻射。這些紫外輻射形成了巨大的氣泡,提升了中性氣體的能量並使其電離,給了天文學家第一個關於宇宙重要的轉換時期(再電離時期)的直觀圖像。
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    由天文愛好者發現的「綠豌豆」星系,正在幫助專業天文學家揭開宇宙黑暗時期的奧秘。  近日,瑞士天文學家安妮·維漢研究發現,「綠豌豆」星系可能會發射出大量電離光子。這種電離光子就像魔法棒,能使宇宙中的中性氫(不帶電)變成電離氫(帶電)。
  • 引力透鏡:宇宙中的放大鏡
    但宇宙中的天體系統並不都是單個的恆星。如果上千億顆恆星聚集而成的星系作為一個引力透鏡,產生的折射效應就會很明顯。更進一步,多個星系組成的星系團會產生更強烈的引力透鏡現象。充當引力透鏡的星系與星系團分別被稱為透鏡星系與透鏡星系團。在透鏡星系或透鏡星系團的作用下,遠處星系或者類星體會產生2個、4個甚至多個像。
  • 這種「綠色豌豆」星系,觸發了130億年前的宇宙再電離!
    新研究表明,很可能是原始星系觸發了宇宙歷史上被稱為「宇宙再電離」的時期。日內瓦的天文學家Anne Verhamme通過研究「綠色豌豆」星系成功地證明了這一點。
  • 「知道SET」宇宙中的「放大鏡」強引力透鏡
    這就引出了我們這集節目的主題:「強引力透鏡」。引力透鏡是一種大質量物體改變其周圍時空特性,從而使光線在其附近傳播時路徑發生彎折的現象。簡單來說,引力透鏡就是像它的名字一樣,是由引力引起的透鏡效應。就像我們拿「放大鏡」去看遙遠的天體,而這個放大鏡不是玻璃的,而是另一個大質量的天體。
  • 如何使用引力透鏡測量宇宙的膨脹
    深度解析,新研究表明暗能量可能不存在),該研究認為不需要用暗能量來解釋遙遠超新星的紅移。我還提到我們不能完全排除暗能量的存在,因為有幾個獨立的宇宙膨脹的測量不需要使用超新星。果不其然,一項新的研究測量了宇宙的膨脹,而沒有使用超新星。這項研究也證實了暗能量的存在,但也出現了幾個問題。這項新的研究不是測量超新星的亮度,而是觀察一種稱為引力透鏡的效應。由於引力是空間和時間的曲率,一束光在經過一個大質量物體時會發生偏轉。
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    在扭曲的空間結構-時間可以像放大鏡,並可以幫助解決有關宇宙的膨脹,發現了一個新的研究速度的宇宙奧秘。研究人員表示,這項研究有朝一日可能會產生更準確的宇宙模型,從而可以揭示宇宙的最終命運。宇宙自誕生以來持續擴張,大約在138億年前。
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    天文學家在宇宙大爆炸後8億年的時候,發現了一個正在再電離其周圍氣體的發光星系。這項由倫敦大學學院博士生羅曼·邁耶領導的研究,在歐洲天文學會(EAS)的虛擬年會上公布,並將發表在《皇家天文學會月刊》上。研究130億年前形成的第一批星系,對於理解宇宙的起源至關重要。當前河外天文學的熱門話題之一是「宇宙再電離」,即星系間氣體被電離(原子被剝離電子)的過程。
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  • 引力透鏡奇觀
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    原標題:宇宙第一批恆星和星系形成時間或更早據物理學家組織網近日報導,歐洲天文學家藉助哈勃太空望遠鏡對大爆炸後5億到10億年間的宇宙展開研究,沒有發現第一代恆星——所謂第三星族恆星存在的證據。這一最新結果表明,早期宇宙中第一批恆星和星系的形成時間比科學家此前認為的要早得多。在現代天文學領域,探索第一批恆星和星系如何以及何時形成仍是一項重大挑戰。普朗克太空望遠鏡此前提供的數據表明,恆星約在大爆炸後5.5億年開始形成。哈勃望遠鏡研究項目由歐洲航天局(ESA)和美國國家航空航天局攜手開展,可觀測大爆炸後5億年內宇宙的情況。
  • 天文新論,利用基於相對論的引力透鏡測量宇宙的膨脹速度
    愛因斯坦然而,隨著對宇宙微波背景(宇宙早期的光殘留物)越來越精確的測量,得出了一個不同的哈勃常數:大約每秒67公裡。怎麼可能呢?為什麼會有這樣的差異呢?這種差異能告訴我們一些關於宇宙和物理學的新東西嗎?
  • 宇宙膨脹速度是多少從強引力透鏡能「看到」正確答案嗎
    原標題:宇宙膨脹速度是多少從強引力透鏡能「看到」正確答案嗎   大爆炸宇宙學最主要的觀測證據之一,就是哈勃定律所揭示的宇宙膨脹現象,對於宇宙膨脹速度的研究關乎宇宙本質
  • 終於能用引力透鏡來測量天體的質量了
    【博科園-科學科普(關注「博科園」看更多)】為了研究宇宙中最遙遠的天體,天文學家通常依靠一種被稱為引力透鏡的技術。根據愛因斯坦廣義相對論的原理,這項技術依賴於物質的大量分布(如星系團或恆星)來放大來自遠處物體的光,從而使它看起來更亮更大。
  • 誰是宇宙中最亮的星?這個類星體,亮過600萬億個太陽!
    引力透鏡揭示了宇宙早期的恆星大工廠。 哈勃太空望遠鏡觀測到的遙遠的類星體J043947.08 + 163415.7。這一片距離更近的星系,通過其引力透鏡的特性,顯現在前景中。樊說:「在整個可觀測的宇宙中,想找到比這更亮的類星體是很難的了。」來自美國耶魯大學的合著者,博士後研究員法比奧·帕奇奇補充說:「這個探測是一個令人震驚的重大發現。幾十年來,我們一直認為在早期宇宙中這種透鏡類星體應該很常見,但現在這個是我們發現的第一個。」這一發現得益於天體運動正巧形成了天然的變焦透鏡。