发现遥远透镜星系 台中研院改写天文纪录

钟元台湾台北

台湾中研院团队藉由NASA哈柏太空望远镜取得图像揭露目前为止宇宙中所发现的
最遥远透镜星系。来自后方遥远星系的光因大质量椭圆星系的强大重力,获得了放大效应。(台湾中研院提供)

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【大纪元2014年07月24日讯】(大纪元记者钟元台湾台北报导)台湾中央研究院天文及天文物理研究所主导国际团队藉由NASA哈柏太空望远镜,发现一个遥远透镜星系(lensing galaxy),改写天文观测上“最遥远透镜星系”的纪录。这项研究成果于6月23日发表于《天文物理学期刊通讯》(The Astrophysical Journal Letters, ApJL)网站。

此透镜星系是个极巨大椭圆星系,来自它的光线费时96亿年才抵达地球。星系因质量巨大产生重力场,在宇宙中形成一片超巨大的“镜片”,能弯曲、放大、扭曲在它后方天体发出的光,这种现象称为重力透镜效应。本研究成果的第一作者、天文所博士后研究黄活生表示,“找到透镜星系意味着我们能从背景星系的光受弯曲的程度得知透镜星系总质量,因为这总质量包含了透镜星系中的暗物质质量在内;连带地,这使我们能研究暗物质之性质。宇宙中大部分物质为暗物质,但其成分仍是未解之谜。”

极遥远透镜星系能协助我们更深入认识早期宇宙中,年轻星系经历了什么过程后才形成今天高质量、成分以暗物质为主的巨大星系。了解暗物质的性质在天文上很重要,因宇宙有一大部分组成物质是这些看不见的暗物质。黄活生表示,“找到一个像本案例中这么远的透镜星系是个非常特殊的发现,可据此了解极遥远星系中暗物质之总量,继而考察暗物质数量的多或少在宇宙不同阶段会如何变化。”

本发现中观测到位于透镜星系背后更远处有一个小星系,它的光需历时107亿年才抵达地球。在宇宙中,像这样看得到以三点一直线与地球排列成行的机会本来就不高,再加上距离极远,所以本次发现非常罕见。

德州农工大学教授Kim-Vy Tran表示,“在早期宇宙看到两个星系间像这样排列对齐成一直线,概率很低、非常难得。想像你拿一支手持式放大镜,伸直手臂,这时看得到放大镜后面有物体被放大的可能性很高。但如果手臂拉到如房间长度这么远,放大镜还是同一个,看到在放大镜后方还有其他物体和它对齐呈一直线的机会便降低,距离越远,机会越小。”

天文所的黄活生和苏游瑄团队观测到的这个巨硕星系总质量达太阳的1,800亿倍。藉测量并扣除了在透镜星系中会发光的恒星质量后,他们计算出这个透镜星系所含的暗物质。相较于质量成分大部分为暗物质的银河系,该透镜星系所含暗物质,明显低于预期。苏游瑄表示,“在这么巨大的椭圆透镜星系里只有非常少量的暗物质是很奇怪的事。其他离我们比较近的椭圆星系都含有较多的暗物质和恒星,性质似乎和这个超遥远的透镜星系大为不同。”

目前黄活生和苏游瑄仍继续研究重力透镜,预期未来还会发现类似的透镜系统,黄活生说:“我们对于天文所参与的正在进行大天区巡天普查的‘HSC新一代超广角相机’寄予厚望。透镜星系虽然罕见,但此普查规模之大,应该至少将找到数以百计的透镜星系,其中也许有少数透镜星系会位在(90几亿光年)这么远的距离,成为深入研究早期宇宙星系的重要参考。”

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