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  欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜(VLT)以其揭示了早期宇宙中罕见的庞大发光氢云的能量来源。观测首次显示,庞大的“莱曼—α气泡”——最大的单个天体之一,一定是深埋其中的星系驱动的。研究报告将刊登在2011.8.18出版的《自然》期刊上。

VLT的FORS仪拍摄的遥远莱曼—α气泡,由于红移高达3.1,远紫外光变成了绿光

  一个天文学家团队借助ESO的VLT,研究了一个不寻常的天体——“莱曼—α气泡”。这种罕见的庞大而非常明亮的天体,通常在早期宇宙中物质密度很大的区域出现,团队发现其中之一的光是极化的。在我们日常生活中,偏振光用来在影院中创建立体电影效果。这是我们首次在莱曼—α气泡中发现偏振光现象,这可以帮助我们解开它们的发光之谜。

  报告首席作者、法国图卢兹大学的马修 海耶斯(Matthew Hayes)解释说:“我们首次发现了这种神秘天体的散射内部明亮星系的光,这不同于它们自身的发光。”

  莱曼—α气泡(LAB)是宇宙中最大的单个天体之一:这种庞大的氢云直径可达十几万光年(比银河系直径更大些),并可与最亮的星系争辉。这些天体都在遥远的距离上,也就是说它们存在于宇宙仅有几十亿岁的时代,对我们了解早期宇宙中星系如何形成和演化而言,它们相对重要。但是这些天体强烈光芒的能量来源,以及气泡的确切属性,我们仍不清楚。

本文莱曼—α气泡在天空的定位,它位于水瓶座

  团队研究这些气泡中最先发现也是最亮的一个——LAB-1,它发现于2000年,离我们远达115亿光年(红移达3.1)。它的直径约为30万光年,是已知最大的LAB泡,内部含有数个原始星系,其中之一还是活动星系。

  现有多个互相竞争的假说,对LAB现象做出解释。其中一种假说认为,由于LAB的巨大质量,冷气体受引力作用落向中央,受到加热而发光(所有气体云收缩都会变热);另一种则认为它们被内部的明亮天体激发而发光,内部的源可以是正在大量形成恒星的星系,也可以是吞噬物质的黑洞。新观测显示,LAB-1中潜伏着星系,而气体下落的加热效应则不明显。

  团队通过测量LAB-1泡的光是否偏振来检验两个假说。天文学家通过研究光的偏振可以知道这些光是如何形成的,或光到达地球前经历了什么。如果它们被散射和反射,就会变成偏振光,这种微妙的变化可以被精密光谱仪检测到。当然,要测量如此遥远的莱曼—α气泡的偏振光,是一项高难度的工作。

  报告合作者、美国明尼苏达大学的Claudia Scarlata(女)补充道:“这些观测必须借助VLT和它的中精度光谱仪(FORS)。我们明确需要两个条件:口径超过8米的巨型望远镜,用于收集足够的光线;能测量偏振程度的照相设备。全球的大部分望远镜都不能同时满足这些条件。”

  甚大望远镜跟踪拍摄LAB-1泡达15个小时,最终发现气泡中心的光是非偏振的,而围绕中心的环状区域,光是偏振的。假如气体仅仅是简单地落向中心,这种效应几乎不可能产生;但如果光来源于深嵌其中的星系,并被泡中的气体散射,就是可能的。

  现在,天文学家计划观测更多的类似天体,以确认在LAB-1泡中发现的效应,是否在更多天体中存在。

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channelId 1 1 早期宇宙中庞大发光气泡 是中心星系所驱动 1 观测首次显示,庞大的“莱曼—α气泡”——最大的单个天体之一,一定是深埋其中的星系驱动的。研究报告将刊登在2011.8.18出版的《自然》期刊上