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天文学家借助引力透镜,观测到距离地球90亿光年的星系

了解引力透镜技术如何在X射线光下揭示遥远的恒星形成星系,揭开大质量恒星的秘密。

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致谢:麻省理工学院/研究人员提供

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当最强大的望远镜也无法捕捉到您想要的景象时,依赖天然的放大镜会很有帮助。在一篇周一发表在《自然天文学》杂志上的论文中,研究人员描述了他们如何通过X射线聚焦观测一个距离我们约90亿光年的年轻、正在形成恒星的星系。

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为了研究如此遥远的星系,研究人员利用了这样一个事实:大质量物体会扭曲周围的时空,并放大背景物体发出的光。天文学家以前曾利用这种称为引力透镜效应的现象,在各种波长的光下研究遥远的星系。但这是研究人员首次利用这项技术捕捉到X射线下的遥远恒星形成星系。

该团队的研究表明,这项技术可以利用现有望远镜实现,并证明它是研究遥远星系恒星形成的一个强大新工具。

通过引力透镜放大

要使用引力透镜,天文学家需要找到与背景中的遥远星系完美对齐的大质量物体。他们将中间的大质量物体,通常是星系或星系团,称为引力透镜。这个巨大的“透镜”扭曲了它周围的时空;来自背景遥远星系的光,原本会被中间物体挡住,但它会沿着扭曲的路径传播,在我们看来就像一个被拉伸成弧形的光带围绕着透镜。

由天文学家马修·贝利斯(当时在麻省理工学院)领导的团队,将NASA的钱德拉X射线天文台对准了所谓的凤凰星系团。这个星系群距离地球57亿光年,是已知最大的星系团之一。研究人员早已知道这个庞然大物会放大一些背景星系的光,但贝利斯团队激动地发现,他们也捕捉到了来自背景星系的放大X射线光。

他们发现,这个距离我们约90亿光年的遥远矮星系,有两个明显的正在形成恒星的区域。

用X射线观测星系中的恒星形成是很困难的,因为恒星和恒星形成占大部分光线的星系相对较暗。而光线主要来自其中心黑洞(活动星系核)的星系,通常要亮得多,更容易观测。

用X射线观测遥远的恒星形成星系之所以令人兴奋,是因为这些X射线来自最巨大的恒星。具体来说,它们来自大质量恒星的双星系统,其中一颗恒星已经坍缩成黑洞或中子星,并正在吞噬另一颗恒星的物质。

用X射线光研究这些遥远的星系可能有助于科学家们解答关于大质量恒星的悬而未决的问题。天文学家知道大质量恒星经常成对存在,但它们总是成对形成吗?大质量恒星在其生命周期中会散发出大量气体,但这会以何种方式影响其周围环境以及其他恒星的形成?

贝利斯说:“这确实为我们研究遥远宇宙中形成的最巨大恒星的性质打开了一扇新的窗口。”

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