摘要：科學(xué)家發(fā)現了一個(gè)迄今最遙遠的星系，此發(fā)現清晰展示了將持續多年的前沿場(chǎng)項目的前景。該項目借助宇宙中天然的放大鏡——前景星系團的引力透鏡效應，大大增強極遙遠背景星系的光度。
2014.2.7：由西班牙加納利天文研究所（IAC）和拉古納大學(xué)(ULL)領(lǐng)導的國際天文學(xué)團隊剛剛報道了他們在（科學(xué)）前沿場(chǎng)項目中，對Abell 2744星系團觀(guān)測數據的首個(gè)分析結果：他們發(fā)現了一個(gè)迄今最遙遠的星系，此發(fā)現清晰展示了將持續多年的前沿場(chǎng)項目的前景。該項目借助宇宙中天然的放大鏡——前景星系團的引力透鏡效應，大大增強極遙遠背景星系的光度。通過(guò)組合哈勃和斯必澤的數據，天體物理學(xué)家能夠更好地確定這個(gè)早期星系的性質(zhì)，明顯超過(guò)以前研究過(guò)的同時(shí)期的此類(lèi)樣本。這個(gè)編號Abell 2744_Y1的星系，僅有銀河系的1/30直徑，但其產(chǎn)生恒星的速率至少是銀河系的10倍。從地球上看去，這個(gè)星系存在于宇宙大爆炸后僅6.5億年的時(shí)代，研究者介紹說(shuō)，這是回溯到如此早期時(shí)代看到的最亮星系之一；本研究給早期宇宙中星系的性質(zhì)和密度添加了新的限制。研究報告已經(jīng)發(fā)表在《天文學(xué)和天體物理學(xué)通訊》期刊上。
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在哈勃前沿場(chǎng)的Abell 2744圖像邊緣發(fā)現的超年輕星系。版權：NASA，ESA，STScI；研究者團隊，下同。本文譯自 http://www.iac.es/ 相關(guān)信息。
由IAC和ULL領(lǐng)導的國際天文學(xué)團隊剛剛完成了他們在（科學(xué)）前沿場(chǎng)項目中，對Abell 2744星系團的觀(guān)測數據的首次分析。該項目是由哈勃太空望遠鏡（HST）和斯必澤紅外（Spitzer）空間望遠鏡共同實(shí)施、將持續多年的科學(xué)觀(guān)測項目。分析的第一個(gè)結果是發(fā)現了一個(gè)迄今最遙遠的星系，此發(fā)現清晰展示了哈勃前沿場(chǎng)項目的潛力。研究報告已經(jīng)發(fā)表在《天文學(xué)和天體物理學(xué)通訊》期刊上。
除了IAC和ULL外，研究團隊成員還來(lái)自法國天體物理和行星科學(xué)研究所、里昂（Lyon）天體物理研究中心；瑞士日內瓦（Geneva）大學(xué)、洛桑（Lausanne）聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）；美國亞利桑那（Arizona）大學(xué)。
感謝高分辨率的哈勃可見(jiàn)光、近紅外圖像和斯必澤的紅外數據，天體物理學(xué)家能夠更好地確定這個(gè)早期星系的性質(zhì)，明顯超過(guò)以前研究過(guò)的同時(shí)期的此類(lèi)樣本。這個(gè)編號Abell 2744_Y1的星系，僅有銀河系的1/30直徑，但其產(chǎn)生恒星的速率至少是銀河系的10倍。這個(gè)星系存在于宇宙大爆炸后僅6.5億年的時(shí)代，它發(fā)出的光經(jīng)過(guò)130多億年才到達地球的望遠鏡，也成為如此早期時(shí)代看到的最亮星系之一。從天文學(xué)上說(shuō)，離我們越遠的天體，光需要越多的時(shí)間抵達我們這里。因此前沿場(chǎng)項目擴展了天文學(xué)家的觀(guān)測極限。本研究給早期宇宙中星系的性質(zhì)和密度添加了新的限制。
上個(gè)月在美國華盛頓特區召開(kāi)的全美天文學(xué)大會(huì )上，太空望遠鏡科研所（STScI）公布了它接下來(lái)三年的旗艦項目——哈勃前沿場(chǎng)項目（Hubble Frontier Fields）。按照該項目的規劃，美國宇航局（NASA）的三個(gè)最強大的空間望遠鏡——哈勃、斯必澤和錢(qián)德拉（Chandra）X線(xiàn)空間望遠鏡將通力協(xié)作，投入大量的時(shí)間觀(guān)測6個(gè)超級星系團，它們的強大引力將作為天然的放大鏡聚集遙遠的背景星系的光，增加我們觀(guān)測到宇宙邊緣的暗淡星系的機會(huì )。天文學(xué)家將首次得以研究宇宙誕生十億年間暗淡的小星系。
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哈勃拍攝的Abell 2744星系團 |
第一個(gè)長(cháng)時(shí)間曝光的星系團Abell 2744于上個(gè)月獲得數據，是迄今單個(gè)星系團的最深度曝光圖像，堪比此前對天空中空白區進(jìn)行深度曝光的哈勃超級深空場(chǎng)。所有的前沿場(chǎng)項目的星系團目標都經(jīng)過(guò)仔細挑選，是本研究中最合適的目標。
感謝星系團的引力透鏡效應，背景星系的圖像大幅增強、變大。該效應相當于使哈勃的鏡面變大了數百倍。
精于極遙遠星系研究的IAC的博士后尼古拉斯？拉波特（Nicolas Laporte），對哈勃的高分辨率圖像深表歡迎：“我們預期能在靠近星系團核心的區域發(fā)現非常遙遠的星系，因為此處的光放大程度最多。但是，這次發(fā)現的星系很接近哈勃圖像的邊緣，此處的引力增強效應并不大。我們真幸運，能在并不大的哈勃視場(chǎng)中發(fā)現它。在由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Hakim Atek領(lǐng)導的相關(guān)研究中，分析了更多的星系，但沒(méi)有一個(gè)星系比Abell 2744_Y1更遠。”
斯必澤紅外望遠鏡對星系團也實(shí)施了觀(guān)測，分析它的觀(guān)測數據能夠判斷Abell 2744_Y1星系的性質(zhì)。此前哈勃的觀(guān)測數據已經(jīng)很好地估算了該星系的距離，IAC的博士后研究生Alina Streblyanska 評估了哈勃數據與斯必澤數據的組合分析：“它們都顯示，Abell 2744_Y1星系不但含有恒星，還有大量的氣體。”
ULL教授兼IAC研究組領(lǐng)導Ismael Pérez-Fournon，去年他的團隊借助赫歇爾（Herschel）紅外空間望遠鏡，發(fā)現了早期宇宙中的一個(gè)超級產(chǎn)星工廠(chǎng)——HFLS3星系。他比較了兩者：“HFLS3在遠紅外區域能力超群，它處于宇宙大爆炸后約8.8億年的時(shí)代。而Abell 2744_Y1是個(gè)小星系，質(zhì)量更小、更遙遠，顯然更難代表早期宇宙的情況。就了解星系形成和演化而言，所有的星系種類(lèi)都同樣重要。”
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PDF插圖，Abell2744_Y1各個(gè)波段的圖像。它很可能是電離氧的[OⅢ]和電離氫H-β線(xiàn)（都在藍光區域）在經(jīng)8倍紅移后產(chǎn)生的。 |
為了與哈勃觀(guān)測相協(xié)調，斯必澤和錢(qián)德拉望遠鏡都對前沿場(chǎng)的星系團目標進(jìn)行了超深度曝光。從2013年末開(kāi)始，哈勃和斯必澤對第一個(gè)目標（Abell 2744）的觀(guān)測數據已經(jīng)向整個(gè)科學(xué)界公開(kāi)。
雖然哈勃、斯必澤、錢(qián)德拉的前沿場(chǎng)項目觀(guān)測尚處于早期階段，但新項目已經(jīng)顯示了在研究第一代發(fā)光天體方面的特殊潛能。像其他的哈勃深空場(chǎng)項目一樣，全球的地基和空間望遠鏡都可以加入前沿場(chǎng)的觀(guān)測項目中。預期我們將為未來(lái)的觀(guān)測研究留下空前巨大的科學(xué)遺產(chǎn)數據，比如當前的加納利巨型望遠鏡（GTC），以及未來(lái)的詹姆斯？韋伯太空望遠鏡，以及像E-ELT這樣的巨型望遠鏡等。
譯注：哈勃深空場(chǎng)、超級深空場(chǎng)拍攝的天區是挑選過(guò)的天空中恒星最稀疏的區域，位于天爐座。對遙遠星系而言，紅移越大，距離越遠。這些距離用紅移表示，比直接表示為多少億光年更方便，因為后者需要說(shuō)明這個(gè)距離是如何定義的（由于宇宙膨脹，我們要說(shuō)明100億光年是按什么時(shí)候計算的，這點(diǎn)要說(shuō)清很麻煩）。
