近日科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了目前最遙遠(yuǎn)的星系。這顆名為MACS0647-JD的星系看起來象位于巨大星系群背后的小點(diǎn)，該星系群位于大熊座和小熊座之間。
科學(xué)家結(jié)合哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和美國(guó)宇航局斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了這顆最遙遠(yuǎn)星系。MACS0647-JD大約有133億年歷史，形成于宇宙大爆炸后4.2億年后，比之前認(rèn)定的最遙遠(yuǎn)天體的年代還要早2億年。
位于MACS0647-JD之前的星系群使得科學(xué)家能夠觀測(cè)到這顆最遙遠(yuǎn)星系，因?yàn)辇嫶蟮男窍等阂?dǎo)致它扭曲了路徑光線，這就產(chǎn)生了一種引力透鏡效應(yīng)，使得遙遠(yuǎn)天體看起來比實(shí)際更明亮。如果科學(xué)家能夠確鑿證實(shí)MACS0647-JD的存在，那么它將幫助科學(xué)家更好的理解星系和恒星最初形成時(shí)的宇宙情景。
這顆最遙遠(yuǎn)星系非常小，大約只有600光年寬，大約是銀河系的1/250。如此小的早期星系常被認(rèn)為與其它星系撞擊，并在過去的幾十億年間結(jié)合，形成我們觀測(cè)到的當(dāng)今宇宙中的巨大宇宙結(jié)構(gòu)。
但是由于該星系超出了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)能力，因此無法確鑿的證實(shí)它的存在，但美國(guó)宇航局未來的望遠(yuǎn)鏡——詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡，則能確定的測(cè)量MACS0647-JD與地球之間的精確距離。詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)于2018年發(fā)射。
本觀測(cè)計(jì)劃來自哈勃空間望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行的一項(xiàng)星系集群透鏡探測(cè)與超新星調(diào)查計(jì)劃(CLASH)，通過大質(zhì)量星系集群扭曲時(shí)空所產(chǎn)生的“超級(jí)透鏡”來觀測(cè)背景天體，該現(xiàn)象也被稱為引力透鏡。荷蘭萊頓大學(xué)研究人員、本項(xiàng)調(diào)查論文的合著者雷哈德布文斯(Rychard Bouwens)認(rèn)為使用引力透鏡發(fā)現(xiàn)宇宙最遙遠(yuǎn)天體可能是一次偶然，這一最新發(fā)現(xiàn)超過了我們此前對(duì)CLASH計(jì)劃的期望，是一個(gè)難以置信的發(fā)現(xiàn)。
沿著該路徑往前推移80億光年，來自MACS0647-JD天體的遠(yuǎn)古光線在大質(zhì)量星系群MACS J0647.7+7015周圍徘徊，由于引力透鏡效應(yīng)的作用，研究小組通過哈勃空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到MACS0647-JD天體的放大圖像。前景大質(zhì)量星系集群重塑了遙遠(yuǎn)星系的光線，使得它們看起來更加明亮，雖然在哈勃圖像中還是一個(gè)很小的點(diǎn)。根據(jù)美國(guó)空間望遠(yuǎn)鏡研究所的研究人員馬克珀斯特曼(Marc Postman)介紹：“前景大質(zhì)量星系集群產(chǎn)生的觀測(cè)效果是任何一臺(tái)人造望遠(yuǎn)鏡所不能及的。”
科學(xué)家分析MACS0647-JD天體可能是原始星系形成的第一階段，跨度大約為600光年，而銀河系的跨度可達(dá)到15萬光年左右。從質(zhì)量上看，該“嬰兒星系”質(zhì)量大致等于1億至10億倍太陽質(zhì)量，是銀河系質(zhì)量的0.1%至1%。但空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的科學(xué)家、本項(xiàng)研究的第一作者丹科爾(Dan Coe)認(rèn)為MACS0647-JD天體可能是一個(gè)星系的“基礎(chǔ)模塊”之一，自其誕生后的130億年間，它可能與其他星系發(fā)生幾十、上百或者上千次的星系合并事件。
對(duì)于這個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)在確定其為迄今發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)星系之前花了幾個(gè)月的時(shí)間來排除關(guān)于該星系生世的其他解釋，這項(xiàng)工作是非常重要的，比如紅巨星、褐矮星或者古來的彌散塵埃星系都可能與宇宙早期星系的圖像相似，因此需要詳細(xì)排查。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡通過17個(gè)濾光器對(duì)MACS0647-JD天體周圍的區(qū)域進(jìn)行了觀測(cè)，波長(zhǎng)跨度從近紫外到近紅外。即便是這樣，也不能完全排除其他干擾的可能性，最后科學(xué)家將斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡的紅外波長(zhǎng)圖像作為最后的確定數(shù)據(jù)。
憑借當(dāng)前人類的觀測(cè)技術(shù)，MACS0647-JD天體實(shí)在是太遙遠(yuǎn)了，因此通過普通光譜學(xué)較難以確認(rèn)它與地球的距離。然而，目前所有的證據(jù)都顯示這個(gè)誕生于早期宇宙的嬰兒星系是新的最遙遠(yuǎn)天體記錄的保持者?？梢灶A(yù)見，MACS0647-JD天體將作為美國(guó)宇航局詹姆斯韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的首要觀測(cè)目標(biāo)，后者將于2018年發(fā)射入軌，能對(duì)該天體進(jìn)行最終的距離測(cè)量并研究更多的詳細(xì)信息。
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