以中國為首的國際天文學家團隊發現最遙遠的原始星系團


中國科學技術大學博士研究生胡維達,天文系王俊賢教授為首,包括中國、美國、智利三國天文學家參加的宇宙再電離時期的萊曼阿爾法星系(Lyman-Alpha Galaxies in the Epoch of Reionization,簡稱 LAGER)研究項目,近期使用安裝於智利托洛洛山美洲際天文台( Cerro Tololo Inter-American Observatory)四米口徑望遠鏡的超大視場暗能量相機,發現了宇宙中已知最遙遠的原始星系團LAGER-z7OD1。

宇宙大爆炸後,隨著宇宙逐漸冷卻,質子和電子結合形成中性氫,由於中性氫對紫外光子的吸收,宇宙進入黑暗時期。隨著宇宙中第一代恆星和星系形成,它們發出的紫外光子開始電離周圍的中性氫,形成一個個電離泡。隨著電離泡逐漸擴大並合,整個宇宙重新變得透明。

天文學家預期宇宙再電離時期的星系是強萊曼阿爾法(Lyman-Alpha,簡寫為 Lyα)發射線天體,可以用窄波段成像法高效探測,Lyα光子會被星系際彌散的中性氫原子散射,觀測到的發射線強度和輪廓依賴於再電離程度,Lyα發射線星係是探測宇宙再電離和宇宙早期星系的強有力手段。

宇宙再電離時期的萊曼阿爾法星系項目組致力於搜尋紅移~7的Lyα發射線星系,他們通過分析窄波段選的星系候選者空間分佈,發現一個紅移~6.9、由21個Lyα發射線星系組成的過密區域LAGER- z7OD1。

項目組利用智利麥哲倫望遠鏡確認這是一個有光譜證認的最遙遠的原始星系團,它所處的宇宙年齡僅有7.7億年。同時,成員星系電離泡總體積與原初星系團體積相當,即這些電離泡剛完成並合成為巨電離泡。

這項發現不僅僅是創造了一個紅移記錄,同時為宇宙再電離過程和電離泡的後續​​深入研究提供了絕佳的觀測目標。

【圖、文:節錄自中國科學技術大學2021年1月26日新聞公佈;新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在2021年1月25日出版的《自然-天文學》期刊

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