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129億年!哈勃發(fā)現(xiàn)人類迄今觀測到最遙遠(yuǎn)的恒星

2022-04-18 08:14:59  

日,美國國家航空航天局(NASA)宣布哈勃太空望遠(yuǎn)鏡(以下簡稱哈勃)利用引力透鏡效應(yīng),發(fā)現(xiàn)了人類迄今觀測到的最遙遠(yuǎn)的單顆恒星。這顆恒星被命名為埃倫德爾(Earendel),在古英語單詞中意為晨星或旭日之光。那么,這縷“晨光”將為人類揭示宇宙演化帶來哪些新的線索?記者采訪了中科院紫金山天文臺專家。

最遙遠(yuǎn)的恒星有多遠(yuǎn)

發(fā)出的光線用129億年才到達(dá)地球

這顆恒星誕生于宇宙大爆炸后的10億年內(nèi)。研究人員估計,這顆恒星的質(zhì)量至少是太陽的50倍,亮度是太陽的數(shù)百萬倍。由于距離地球非常遙遠(yuǎn),它發(fā)出的光線用了129億年才到達(dá)地球,這是人類迄今為止最遙遠(yuǎn)的恒星。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《自然》雜志上。

之所以能探測到如此遙遠(yuǎn)的恒星,要?dú)w功于宇宙中存在一種被稱為“引力透鏡”效應(yīng)。什么是引力透鏡效應(yīng)呢?這是愛因斯坦廣義相對論中預(yù)言的一種現(xiàn)象,指時空在大質(zhì)量天體附會發(fā)生畸變,從而使得光線在經(jīng)過大質(zhì)量天體附時發(fā)生偏折。

中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員鄭憲忠告訴記者,這次哈勃能看到埃倫德爾,是因為在地球和埃倫德爾之間,有一塊特殊的“放大鏡”,這塊“放大鏡”其實是一個巨大的星系團(tuán)——WHL0137-08,正是由于WHL0137-08的引力透鏡效應(yīng),埃倫德爾的光才能被敏銳的哈勃捕捉到。

這種類似于日常生活中使用凸透鏡來聚集太陽光所發(fā)生的效應(yīng)。我們無法向太空發(fā)射更多的巨型玻璃透鏡,但幸運(yùn)的是,浩瀚宇宙為我們提供了另一種更強(qiáng)大的方法。“當(dāng)光線經(jīng)過星系團(tuán)時,因強(qiáng)大的引力而產(chǎn)生的空間扭曲會使光線偏折,星系團(tuán)就像放大鏡一樣匯聚和放大了背景天體的圖像,間接形成了一種‘放大鏡機(jī)制’。”鄭憲忠說,星系團(tuán)WHL0137-08距離地球56億光年,埃倫德爾所在星系的光在抵達(dá)星系團(tuán)WHL0137-08時,被星系團(tuán)扭曲成一個長長的新月形,星光被放大了數(shù)千倍。

太空望遠(yuǎn)鏡是通過長時間的曝光來收集宇宙中的光子,從而探測出未知天體的。在星系團(tuán)的“助攻”下,這一次,哈勃捕捉到了來自埃倫德爾的光子。

“身世之謎”仍待揭開

可能是“初代恒星”,藏著宇宙起源的秘密

關(guān)于埃倫德爾的詳細(xì)“身世”,至今仍有許多未解之謎,例如它具體的質(zhì)量、亮度、溫度和類型等,但是它讓科學(xué)家看到了捕捉第一代恒星蹤跡的希望。

埃倫德爾誕生于宇宙的“嬰兒時期”。美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)研究人員、論文第一作者布賴恩·韋爾奇表示,埃倫德爾存在于很久以前,形成它的“原材料”可能不同于以往已知的恒星。這屢“晨光”為科學(xué)家研究早期宇宙提供了一個非常難得的窗口和機(jī)會。

“現(xiàn)有的理論模型認(rèn)為,宇宙大爆炸后,熾熱的輻射漸漸息下來,宇宙溫度慢慢下降,經(jīng)歷一個黑暗時期,中氫開始在一些宇宙物質(zhì)密度較高的地方聚集,當(dāng)其質(zhì)量、壓力增大到一定程度時,發(fā)生核聚變,形成了第一代恒星。”鄭憲忠解釋,第一代恒星誕生于距今約137億年前,基本由氫和氦元素組成,還有極少數(shù)的鋰等,金屬豐度接零。它們的誕生意味著宇宙再電離時期的開始。而埃倫德爾誕生于宇宙再電離結(jié)束時期,它是否攜帶著第一代恒星的“出生證明”,值得探尋。

鄭憲忠告訴記者,至今為止,人類還沒發(fā)現(xiàn)過第一代恒星,因為它們數(shù)量稀少,而且在宇宙演化早期,中氫會吸收天體的光,導(dǎo)致恒星暗淡。如果第一代恒星被探測到,將為揭示星系化學(xué)和動力學(xué)演化提供重要線索。“了解天體是如何誕生的,對于探尋生命的起源、理解文明的意義或許也會提供一些借鑒。”鄭憲忠說。

■鏈接

韋布望遠(yuǎn)鏡接棒繼續(xù)觀測“晨星”

天文學(xué)家預(yù)計WHL0137-08星系團(tuán)的放大作用還能持續(xù)多年,讓哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的“繼任者”、預(yù)計今年6月底前后“上崗”的詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡得以繼續(xù)觀測“晨星”。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測波長范圍是115納米至2.5微米,分布在紫外到紅外波段;而韋布太空望遠(yuǎn)鏡觀測波長范圍是600納米至28.8微米,主要處于紅外波段。遙遠(yuǎn)的“晨星”發(fā)出的光線“長途跋涉”后,會以波長較長的紅外線形式抵達(dá)地空間,令韋布太空望遠(yuǎn)鏡可以對它做更清晰觀測。

天文學(xué)家打算觀測“晨星”的亮度和溫度,還想了解它的構(gòu)成,研究它是否屬于“第三星族星”。天文學(xué)家假設(shè),宇宙誕生初期形成一批主要由原始?xì)浜秃?gòu)成的恒星,它們被稱為“第三星族星”。

(周團(tuán)輝 于丹丹)

責(zé)任編輯:hnmd003

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