日本天文學家使用新方法解剖星系的成長

由日本東北大學和日本國立天文台的研究人員組成的研究小組，成功地用一種新的觀測方法直接觀測遙遠恆星形成星系的增長，這種方法充分利用位於夏威夷的日本昴宿星團望遠鏡的自適應光學和特殊濾波器。研究小組以高分辨率觀察了一百一十億年前的星系內部，發現星系中的恆星形成區域超出了恆星的分佈。通過在未來使用這種方法觀測更多的星系，天文學家將会更加了解早期宇宙中星系結構的演化以及引起它的物理過程的機制。

該研究小組使用安裝在昴宿星團望遠鏡上的近紅外相機和AO188自適應光學系統，用於大約一百一十億年前宇宙中原始星系中的恆星形成星系（紅移z = 2.5）進行高分辨率觀測。 在這項研究中，星系內恆星的分佈是通過一種新的觀測方法實現的，該方法結合了自適應光學系統，可以修正由於地球大氣層和窄帶濾波器（僅傳輸部分波長的濾波器）引至圖像模糊不清的問題。 此外，研究小組成功地繪製出發射Hα發射線的恆星形成區域的分佈，其分辨率為0.2弧秒。 由於可以同時觀察近紅外相機視野內的多個物體，研究小組可以同時獲得多達十一個恆星形成星系的恆星和恆星形成區域的分佈，特別是在這個針對密集星系的觀測中直接比較數據。

研究小組將十一個觀測星系分成兩組，並比較每組的平均恆星和恆星形成區域的分佈。 結果發現，恆星形成區域比星形分佈寬，特別是在星形質量大的組中。 這意味著星系的結構（恆星分佈）從內向外擴散，並且通過在外面創造一顆新恆星來增加它的規模。 在不受周圍環境影響的孤立的當代星系中可以看到相同的趨勢，例如星系之間的相互作用和銀河系外緣的氣體剝離，因此這代表了星系的自發生長過程。 天文學家看到的是大約一百一十億年前，即使在高密度星系存在的原始星系團區域，大質量恆星形成的星系，也是它們自己的恆星而不是在周圍環境的影響下演化，顯示星系結構主要生長情況。

在這項研究中，使用自適應光學和窄帶濾波器的成像觀察證明，可以直接有效地捕獲遙遠星系內恆星形成區域的分佈。 當計劃作為昴宿星團望遠鏡的下一代寬視場近紅外裝置（稱為：終極昴宿星團望遠鏡 ULTIMATE-Subaru）實現時，可以更大規模使用該方法研究恆星形成區域的結構。 銀河系中恆星形成區域的分佈是了解星系中物理過程的關鍵信息。對於更詳細的研究，星系的平均結構是有必要。一旦終極昴宿星團望遠鏡完成，天文學家不僅檢查每個星系的恆星形成區域的結構而且還要檢查每個星系的結構，就可以捕獲屬於各種環境下，更多星系的詳細生長結構。

【圖、文：節譯自日本國立天文台5月20日新聞公佈】研究全文刊登在日本天文學會已經出版的天文學和天體物理學雜誌《歐文研究報告》內