科學家發現最古老遙遠星系距地132億光年

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宇宙中的星系(資料圖) [保存到相冊]

據澳大利亞《每日電訊報》9月20日報導，歐洲和美國的天文學家日前宣稱，他們通過哈勃望遠鏡找到了迄今發現的最遙遠和古老的星系，該星系距離地球有132億光年。

這個名為MACS 1149-JD的星係是由美國馬里蘭州約翰-霍普金斯大學(Johns Hopkins University)的科學家率領的國際科研團隊通過美國宇航局的哈勃太空望遠鏡和斯必澤(Spitzer)太空望遠鏡發現的。
我們現在接收到的來自MACS 1149-JD星系的光，實際上是在宇宙形成的最早期階段發出的。科學家說：“我們估計這個星系的形成時間僅比宇宙大爆炸晚不到2億年。”宇宙大爆炸發生在大約137億年前。

到目前為止，科學家已經發現了100多個在宇宙誕生大約6.5億至8.5億年後形成的星系。而MACS 1149-JD星系的發現是一個重大的突破。

tigerb

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MACS 1149-JD

美國太空總署日前報告說，天文學家觀測到迄今已知的最遙遠星系，與地球相距132億光年。
P.S.也就是說誕生在大爆炸後约5億3千萬年時，發出的光在132億年後才能到達地球。

新發現的星系被稱為「MACS 1149－JD」，誕生於宇宙大爆炸之後約5億年。根據大爆炸理論，宇宙誕生於約137億年前。由於該星系與地球之間相距約132億光年，因此，現在探測到的光線實際上是約132億年前發出的。

這一星系體積小，結構緊湊，品質約為銀河系的1%。研究人員利用哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡，在5個不同波段均觀測到了來自這一星系的光，從而確認了這一遙遠而古老星系的存在。此前探測到的這一「年齡段」的其他星系均是在一個波段被觀測到的。

條數計唔掂。在宇宙大爆炸時，所有物質都好接近，是大爆炸張我們分開。如果MACS 1149-JD星系距離地球有132億光年，我們見到的光是比宇宙大爆炸晚不到2億年，我哋無可能離開咁遠。如果星際之間互相分離的速度是接近光速，我們就可見到大爆炸發生後短時間的情景，現在從MACS 1149-JD星系見到大爆炸後幾億年的景像說明宇宙在澎漲，而澎漲的速度正在增加。科學家現在還未能解釋這現象。

  


左邊坐標500 million到1 billion為宇宙再電離時期

美國太空總署說，這一遙遠星系存在的時期對於研究宇宙「黑暗時代」具有重要意義。大爆炸後38萬年至10億年，大量氫氣彌散在宇宙中，由於沒有新的光源產生，宇宙是黑暗的。後來星系愈來愈多，「氫氣霧」被它們產生的電磁輻射驅散後，宇宙才開始亮起來。對「黑暗時代」的研究是當今科學前沿課題之一。而發現和研究在「黑暗時代」誕生的恒星和星系，是揭開這一時代奧秘的關鍵。

而大爆炸時空的一個重要特點就是視界的存在：由於宇宙具有有限的年齡，並且光具有有限的速度，從而可能存在某些過去的事件無法通過光向我們傳遞信息。從這一分析可知，存在這樣一個極限或稱為過去視界，只有在這個極限距離以內的事件才有可能被觀測到。另一方面，由於空間在不斷膨脹，並且越遙遠的物體退行速度越大，從而導致從我們這裡發出的光有可能永遠也無法到達那裡。從這一分析可知，存在這樣一個極限或稱為未來視界，只有在這個極限距離以內的事件才有可能被我們所影響。以上兩種視界的存在與否取決於描述我們宇宙的FLRW模型的具體形式：我們現有對極早期宇宙的認知意味着宇宙應當存在一個過去視界，不過在實驗中我們的觀測仍然被早期宇宙對電磁波的不透明性所限制，這導致我們在過去視界因空間膨脹而退行的情形下依然無法通過電磁波觀測到更久遠的事件。另一方面，假如宇宙的膨脹一直加速下去，宇宙也會存在一個未來視界。


ULAS J1120+0641 Image by ESO/M. Kornmesser

為甚麼宇宙微波背景輻射被認為在宇宙中的任何一點都可被觀測呢

  

在宇宙誕生的最初幾天里，宇宙處於完全的熱平衡態，並伴隨有光子的不斷吸收和發射，從而產生了一個黑體輻射的頻譜。其後隨着宇宙的膨脹，溫度逐漸降低到光子不能繼續產生或湮滅，不過此時的高溫仍然足以使電子和原子核彼此分離。因而，此時的光子不斷地被這些自由電子「反射」，這一過程的本質是湯姆生散射。由於這種散射的持續存在，早期宇宙對電磁波是不透明的。當溫度繼續降低到幾千克耳文時，電子和原子核開始結合成原子，這一過程在宇宙學中稱為復合。由於光子被中性原子散射的機率很小，當幾乎所有電子都與原子核發生複合之後，光子的電磁輻射與物質脫耦。這一時期大約發生在大爆炸後三十七萬九千年，被稱作「最終的散射」時期。這些光子構成了可以被今天人們觀測到的背景輻射，而觀測到的背景輻射的漲落圖樣正是這一時期的早期宇宙的直接寫照。隨着宇宙的膨脹，光子的能量因紅移而隨之降低，從而使光子落入了電磁波譜的微波頻段。微波背景輻射被認為在宇宙中的任何一點都可被觀測，並且在各個方向上都（幾乎）具有相同的能量密度。

類星體
類星體，又稱為似星體、魁霎或類星無線電源，與脈衝星、微波背景輻射和星際有機分子一道並稱為1960年代天文學「四大發現」。

類星體的特徵
絕大多數類星體都有非常大的紅移值（用Z表示）。類星體3C273（QSO1227+02）的Z=0.158，遠遠超過了一般恆星的紅移值。有不少類星體的紅移值超過了1，有的甚至達到4以上，至今發現的最遠的類星體為ULAS J1120+0641，其紅移達到7.1。根據哈勃定律，它們的距離遠在幾億到上百億光年之外。

觀測發現，有的類星體在幾天到幾周之內，光度就有顯著變化。因為輻射在星體內部的傳播速度不可能快於光速，因此可以判定這些類星體的大小最多只有幾「光日」到幾「光周」，大的也不過幾光年，遠遠小於一般的星系的尺度。

類星體最初是在無線電波段發現的，然而它在光學波段、紫外波段、X射線波段都有很強的輻射，無線電波段的輻射只是很小的一部分。

根據以上事實可以想到，既然類星體距離我們如此遙遠，而亮度看上去又與銀河系裡普通的恆星差別不大（例如3C273的星等為13等），那麼它們一定具有相當大的輻射功率。計算表明，類星體的輻射功率遠遠超過了普通星系，有的竟達到銀河系輻射總功率的數萬倍。而它們的大小又遠比星系小，這就提出了能量疑難，也就是說：類星體如此巨大的能量從何而來？它們的能量機制是什麼？

  

進一步的研究
對類星體的進一步觀測發現了一些新的現象，例如光譜中不同元素的譜線紅移值並不相同，發射線和吸收線的紅移值也不盡相同。

在一些類星體中發現了超光速運動的現象。例如1972年，美國天文學家發現類星體3C120的膨脹速度達到了4倍光速。還有人發現類星體3C273中兩團物質的分離速度達到了9倍光速。而類星體3C279（QSO1254-06）內物質的運動速度達到光速的19倍。人們起初認為這對相對論提出了巨大的挑戰。最近的研究表明，這些超光速運動現象只是「視超光速」想像，起因於類星體發出的與觀測者視線方向夾角很小的亞光速噴流，實際上並沒有超過光速。

活動星系核模型
20世紀90年代中期，隨着觀測技術的提高，類星體的謎團開始逐漸被揭開。其中一個重要的成果是觀測到了類星體的宿主星系，並且測出了它們的紅移值。由於類星體的光芒過於明亮，掩蓋了宿主星系相對暗淡的光線，所以宿主星系之前並沒有引起人們的注意。直到在望遠鏡上安裝了類似觀測太陽大氣用的日冕儀一樣的儀器，遮擋住類星體明亮的光，才觀測到了它們所處的宿主星系。

越來越多的證據顯示，類星體實際是一類活動星系核（AGN）。而在同一時期，賽弗特星系和蠍虎BL天體也被證實為是活動星系核，一種試圖統一無線電星系、類星體、賽弗特星系和蠍虎BL天體的活動星系核模型逐漸受到普遍認可。

這個模型認為，在星系的核心位置有一個超大質量黑洞，在黑洞的強大引力作用下，附近的塵埃、氣體以及一部分恆星物質圍繞在黑洞周圍，形成了一個高速旋轉的巨大的吸積盤。在吸積盤內側靠近黑洞視界的地方，物質掉入黑洞里，伴隨着巨大的能量輻射，形成了物質噴流。而強大的磁場又約束着這些物質噴流，使它們只能夠沿着磁軸的方向，通常是與吸積盤平面相垂直的方向高速噴出。如果這些噴流剛好對着觀察者，就觀測到了類星體，如果觀察者觀測活動星系核的視角有所不同，活動星系核則分別表現為無線電星系、賽弗特星系和蠍虎BL天體。這樣一來，類星體的能量疑難初步得到解決。

類星體與一般的那些「平靜」的星系核不同之處在於，類星體是年輕的、活躍的星系核。由類星體具有較大的紅移值，距離很遙遠這一事實可以推想，我們所看到的類星體實際上是它們許多年以前的樣子，而類星體本身很可能是星系演化早期普遍經歷的一個階段。隨着星系核心附近「燃料」逐漸耗盡，類星體將會演化成普通的螺旋星系和橢圓星系。

註:類星體相信是非常遙遠的，尺度又遠比普通星系小的星系。類星體中心存在一個超大質量的黑洞，被黑洞吸積的物質掉入黑洞時發出輻射，因此類星體很亮，可以被觀測到。

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多謝分享

TLi

csa2 發表於 2012-9-20 21:53
據澳大利亞《每日電訊報》9月20日報導，歐洲和美國的天文學家日前宣稱，他們通過哈勃望遠鏡找到了迄今發 ...

條數計唔掂。在宇宙大爆炸時，所有物質都好接近，是大爆炸張我們分開。

如果MACS 1149-JD星系距離地球有132億光年，我們見到的光是比宇宙大爆炸晚不到2億年，我哋無可能離開咁遠。

車路仔2

TLi 發表於 2012-9-21 15:33
條數計唔掂。在宇宙大爆炸時，所有物質都好接近，是大爆炸張我們分開。

如果MACS 1149-JD星系距離地球有 ...

因我們的太陽系及整個宇宙是移動中, 許多人錯誤解釋太陽系是以太陽為中心點八大行星就跟隨環繞轉動. 其實太陽也是行星會移動, 而我們八大行星就是成螺旋式以太陽引力吸住轉動走, 所以大家同時在移位, 光的比例上及距離上是不同了. 所以科學家們說法, 究竟宇宙在澎漲還是收宿中呢?

TLi

車路仔2 發表於 2012-9-21 19:38
因我們的太陽系及整個宇宙是移動中, 許多人錯誤解釋太陽系是以太陽為中心點八大行星就跟隨環繞轉動. 其實 ...

如果星際之間互相分離的速度是接近光速，我們就可見到大爆炸發生後短時間的情景，現在從MACS 1149-JD星系見到大爆炸後幾億年的景像說明宇宙在澎漲，而澎漲的速度正在增加。

科學家現在還未能解釋這現象。

開心加加

TLi 發表於 2012-9-21 23:21
如果星際之間互相分離的速度是接近光速，我們就可見到大爆炸發生後短時間的情景，現在從MACS 1149-JD星系 ...

全對! 這是POINT, 其實數字嘅嘢究竟準唔準都未知
邊有可能好正確地講倒~
所以, 知道咪算囉~ 你又唔系去攞諾貝爾獎

flypig

132 light years away and photos of the cosmos when the big bang has just happened abot 5 billion years ago! my mind just drifts away now ... to the far far beginning of everything!

wan_liu

132億光年,真係好遠好遠.