“时间机器”揭示在宇宙第一批星系中隐藏的结构（图片）

By Robert Lea published 15 hours ago

Astronomy

 “这是朝向理解像我们银河系一样的星系如何形成的重要一步” 。

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来自CRISTAL勘測的星系家族照片。红色表示被阿塔卡馬[CII]跟蹤的冷气体。蓝色和绿色代表被哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜捕获的星光。(Image credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / HST / JWST / R. Herrera-Camus)

天文学家已经将阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）变成一台來窺視回到时间中到大爆炸后10亿年中宇宙时间的时间机器。

这已經揭示了在宇宙的第一批星系中以前被隐藏的结构，这可以帮助我们了解包括我们的银河系的现代宇宙如何成形。

这些数据被作为CRISTAL勘測的部分收集（[CII]使用ALMA在STar形成星系中分辨ISM），该勘測放大了138亿年老宇宙在嬰兒中的39个典型恒星形成星系。阿塔卡馬有來自詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和哈勃望远镜的红外辅助。目标星系被选择来代表大爆炸后不久的主要星系群。

CRISTAL首席研究员卡穆斯（Rodrigo Herrera Camus）在一份声明中說，“由于阿塔卡馬的独特灵敏度和分辨率，我们能以前所未有的方式分辨这些早期星系的内部结构。CRISTAL正在向我们展示第一批星系盘如何形成、恒星如何以巨大的团块浮現以及气体如何形成了我们今天看到的星系” 。

古代結構如何被CRISTAL揭示

由於智利北部阿塔卡马沙漠地区的66个无线电天线组成的ALMA对一個冷星际气体中电离碳原子的特定发射的敏感性CRISTAL发现是可能的。这被称为[CII]线发射，它起冷气体和尘埃的一個示踪剂作用。

因此，CRISTAL团队能够來創造一個星系中星际气体恒星之间的星云物质的复杂和详细的映射。

这個宇宙映射揭示的一个关键東西是恒星被在巨大的团块中诞生，每个团块延伸数千光年。此外，在许多CRISTAL星系中，[CII]的发射范围被看到远远超出这些星系的恒星的群。.

这表明存在更多的可能会继续形成更多的恒星或被婴儿恒星的强大恒星风赶出的冷气体。这暗示著恒星形成区如何聚集和演化。

来自CRISTAL勘測的星系全家。该图像显示阿塔卡馬[CII]观测到的气体。蓝色和绿色代表哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜捕获的星光。 (Image credit:  ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / HST / JWST / R. Herrera-Camus)

被CRISTAL看到的几个星系似乎正在旋转，这表明它们最终如何可能会变平成盘一樣结构。这些盘形狀星系被认为是银河系一樣螺旋星系的祖先。

团队成员兼国家射电天文台（NRAO）科学家姆諾兹（Loreto Barcos Muñoz）说，“關於CRISTAL令人兴奋的是我们不仅正在看到早期星系视为光点，而且将它视为复杂的生态系统，这个项目展示阿塔卡馬如何能分辨星系的内部结构甚至在遥远的宇宙中，揭示它们如何进化、相互作用和形成恒星的” 。

两个CRISTAL星系是真正的宝石

就像这37个星系令人惊叹且在科学上重要的一樣，两个星系似乎是某些真的很特别。

一个真的从阿塔卡馬观测中鶴立鷄群的星系是CRISTAL-13，它被以巨大和大質量的尘埃云笼罩，阻挡來自它的新生恒星群的可见光。

这些云吸收这种光，并以阿塔卡馬能检测到的波长重新发射它，允許它來看會被從望远镜在可见光甚至被JWST和哈勃望远镜使用的红外光中CRISTAL-13隐藏的结构。

艺术家的CRISTAL-13的描畫。富含尘埃的区域模糊新生恒星，它的能量被在ALMA的毫米波重新发射。(Image credit: NSF/AUI/NRAO/B. Saxton)

同样不同寻常，但可以说更神秘的是CRISTAL-10。这个古老的星系有电离的碳，与星系在红外线中多亮相比它似乎异常微弱。

这是一个通常只在被严重模糊的星系中看到的特征，比如本地星系Arp 220。CRISTAL-10被看到的事实隱含在它的星际介质中有在起作用的极端物理条件。另一种可能性是某些在CRISTAL-10的星际介质中的東西正在泵出能量。

阿塔卡馬科学运营负责人馬丁（Sergio Martín）说：“这些观察突显阿塔卡馬作为时间机器的潜力，允許我们來窥探宇宙的早期年齡，像CRISTAL这样的项目展示阿塔卡馬大型项目推动高影响力科学的力量。它们允許我们以前所未有的深度和分辨率解决宇宙演化的重大问题，只有一個像阿塔卡馬这样的世界级天文台才能提供” 。

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CRISTAL勘測不仅通过进行能与星系的恒星和尘埃含量比较的星际介质已經开辟了宇宙历史的新觀望，而且它为未来的勘測奠定基础。

这些最终可能会揭示动荡、暴力和混沌的早期星系如何被转变为有序、结构明确的现代星系就像我们自己的星系一样。

卡穆斯总结道，“CRISTAL提供一种允許我们來测试和完善我们的星系演化理论的多波长数据。这是朝向理解像我们银河系一样的星系如何形成的重要一步” 。

该团队的研究于6月30日发表在 Astronomy & Astrophysics.