天文学家发现了迄今为止所见的、最遥远的星系团:它有一个性感的名称——SXDF-XCLJ0218-0510。先看图,再看字:

哇!这是什么?好吧,首先,这张图上布满了星星和星系。这些星系非常遥远,以至于很难将它们与恒星区分开来!那些有箭头指向的圆点很可能就是这个星系团的一部分。有圆圈标记的那些已经测量了距离,并且确定是这个星系团的一部分。等高线代表检测到了非常热的气体,这是我们正在处理一个星系团的明确信号;所有大的星系团周围都有气体在旋转,会发出X射线;这些线条就像地形图一样告诉你(否则看不见的)气体在图中的位置。“那又怎样?”你可能会说。我们以前见过很多星系团。啊,但这个不一样:它距离我们惊人的96亿光年。十亿。用一个B表示。研究星系团很重要,因为它能告诉我们很多关于星系形成的环境。当我们试图弄清楚宇宙的整体结构——我们甚至能想到做这样的事情,这让我觉得不可思议——星系团是最大的组成部分。理解它们意味着理解宇宙本身。但还有更多。因为星系团又大又亮,所以它们可以看到非常远。在太空中,距离意味着时间;我们看到的物体越远,光线离开物体时宇宙就越年轻。对于这个新发现的星系团,我们看到的光线是96亿年前离开的——这使得它比下一个最遥远的星系团还要远4亿光年。宇宙本身只有137亿年的历史,所以我们看到这个结构时,它形成的时间并不算太久。这就是关键问题。星系团非常庞大,形成它们需要相当长的时间。但要多久呢?我们不确定。我们也不确定星系到底需要多长时间才能诞生。所以每次我们看到一个更遥远的星系团,我们就将形成它们所需的时间推后。想象一下:如果形成一个星系团需要,比如说,50亿年,那么我们就看不到超过137 - 5 = 87亿光年远的地方。这个是96亿光年,所以我们知道星系团形成的时间不能超过137 - 96 = 41亿年。实际上,它们可能需要的时间要少得多。像这样的观测将帮助我们了解究竟需要多少时间。这很重要,因为我们不知道宇宙大爆炸后的确切时间线。我们知道它何时发生,以及第一颗恒星何时形成,但很难说第一批星系和星系团何时开始聚集。很可能这不是一个确切的时间点,而是分散在数亿年或数十亿年之间。但看得越多,我们就能更好地弄清楚。碰巧的是,这张图像中星系的颜色也暗示了它们的年龄:年轻恒星是蓝色的,老恒星是红色的,所以通过仔细观察颜色组合,就可以估算出星系的年龄。这个星系团中的星系看起来是在大约115亿年前形成的,这使得它们在发出我们看到的图像中的光时就已经有几十亿年的历史了。另一个有趣的事情是:从这张图片中你可能看不出来,但在原始数据中,似乎实际上存在两个距离大致相同的星系团。其中一个有热气体,但另一个更模糊,气体检测也不那么强。很有可能另一个星系团还没有完全形成。如果是这样,那就意味着天文学家能够探测到如此遥远的星系团,以至于我们现在可以看到它们正在形成。我们找到的这样的例子越多,我们对这些巨大结构是如何形成的理解就越深刻。观察遥远的星系团也能告诉我们早期宇宙的情况。除非地面能支撑,否则你无法建造一座摩天大楼;除非宇宙有合适的条件,否则你就无法建造一个星系团。100亿年前的宇宙与现在不同:更小、更密集、更温暖。这些都是建造星系团这样的结构时重要的参数。所以通过检查这个“建筑”,我们可以理解它所处的环境。在这种情况下,这个“建筑”是由一千个星系组成的,每个星系都有千亿颗太阳,而环境就是宇宙本身。这是一种贯穿整个天空的建筑学研究!每一个细节都让我们更接近于理解一切——字面意义上——是如何形成的。图片来源:Subaru/XMM













