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近期的一項(xiàng)研究揭示，宇宙中已知最遙遠(yuǎn)的一個(gè)星系距離地球有132億光年，而且在大爆炸之后僅6億年時(shí)就已形成。加州理工學(xué)院的天文學(xué)家多年來(lái)一直在搜尋宇宙最原始的物體，他們于近日公布了這一發(fā)現(xiàn) 。
研究者稱，這個(gè)名為EGS8p7的星系已經(jīng)有超過(guò)132億年的歷史，而宇宙本身的年齡大約為138億年。他們還表示，這一發(fā)現(xiàn)將提供一次難得機(jī)會(huì) ，去了解星系在宇宙還十分年輕時(shí)如何形成的過(guò)程。
在發(fā)表于《天體物理雜志》(Astrophysical Journal Letters)的一篇論文中，美國(guó)航空航天局(NASA)的博士后研究者阿迪·茲特林(Adi Zitrin)和倫敦大學(xué)學(xué)院的天體物理學(xué)教授理查德·埃利斯(Richard Ellis ，此前在加州理工學(xué)院工作了15年)描述了EGS8p7星系存在的證據(jù) 。

在今年早些時(shí)候，根據(jù)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù) ， EGS8p7被認(rèn)為是一個(gè)還需要進(jìn)一步研究的星系。利用夏威夷凱克天文臺(tái)的MOSFIRE紅外攝譜儀，研究者對(duì)該星系進(jìn)行了光譜分析，以確定其紅移。
【EGS8p7星系—已知距地球最遙遠(yuǎn)星系】紅移是由于多普勒效應(yīng)而產(chǎn)生的，同樣的現(xiàn)象發(fā)生在消防車經(jīng)過(guò)的時(shí)候，警報(bào)聲會(huì)越來(lái)越小。然而，對(duì)于宇宙中的發(fā)光天體，其光線會(huì)被“拉伸” 。與逐漸變小的聲音不同，天體的光會(huì)從實(shí)際顏色逐漸向較紅的波長(zhǎng)偏移。紅移通常被用來(lái)測(cè)量星系的距離，但在觀測(cè)宇宙中最遙遠(yuǎn)——同時(shí)也是最古老的——物體時(shí) ，還面臨著很多挑戰(zhàn) 。
在宇宙大爆炸之后的極短時(shí)間里，宇宙就像由帶電粒子——電子和質(zhì)子——和光子組成的濃湯。由于自由電子的存在，這些光子被分散開(kāi)來(lái) ，因而早期宇宙無(wú)法傳播光線。在大爆炸之后約38萬(wàn)年時(shí) ，宇宙的冷卻使自由電子和質(zhì)子結(jié)合形成中性氫原子，填充了宇宙空間，光線也得以在宇宙中傳播。
之后，當(dāng)宇宙年齡達(dá)到5億至10億年時(shí) ，最初的星系出現(xiàn) ，并開(kāi)始電離中性的氣體。今天的宇宙依然處在離子化的過(guò)程中。在再電離之前，中性氫原子云可能吸收了相當(dāng)劑量來(lái)自早期星系的輻射，包括所謂的萊曼-阿爾法線(Lyman-alpha line)——受到新生恒星紫外線加熱而產(chǎn)生的高溫氫原子氣體光譜印記，通常用于指示恒星的形成。

夏威夷的凱克天文臺(tái)10米口徑望遠(yuǎn)鏡
由于這種輻射的吸收，理論上我們不可能觀測(cè)到來(lái)自EGS8p7星系的萊曼-阿爾法線。 “如果你觀察早期宇宙中的星系，那里存在著大量的中性氫原子，對(duì)這種光線來(lái)說(shuō)并不是透明的， ”茲特林說(shuō) ， “我們預(yù)計(jì)這個(gè)星系大部分的輻射會(huì)被中途空間里的氫原子吸收，但我們依然觀測(cè)到了來(lái)自該星系的萊曼-阿爾法線。 ”
天文學(xué)家利用MOSFIRE攝譜儀發(fā)現(xiàn)了萊曼-阿爾法線。該儀器能夠在近紅外波長(zhǎng)(0.97~2.45微米)上捕捉從恒星到遙遠(yuǎn)星系等天體發(fā)出的化學(xué)信號(hào) 。埃利斯說(shuō)：“此次發(fā)現(xiàn)中最令人驚奇的是，我們?cè)谝粋€(gè)明顯黯淡的星系中發(fā)現(xiàn)了萊曼-阿爾法線，而紅移為8.68 ，在對(duì)應(yīng)的時(shí)間中，宇宙應(yīng)該充滿了具有吸收能力的氫原子云。 ”此項(xiàng)研究之前，天文學(xué)家探測(cè)到的最遙遠(yuǎn)星系的紅移為7.73 。
研究者稱，之所以在存在氫原子云的情況下還可以觀察到該星系，原因可能是氫原子的再離子化過(guò)程并非始終如一。 “來(lái)自多個(gè)觀測(cè)的證據(jù)顯示，再離子化的過(guò)程很可能是不均勻的， ”茲特林說(shuō) ， “有些物體如此明亮，以致于它們形成了一個(gè)離子化的氫原子氣泡，但這一過(guò)程并非在所有方向上都是連貫的。 ”