【博科园-科学科普】自从部署哈勃太空望远镜以来，天文学家已经能够比以往更深入地研究宇宙网络。看得越远就能看到宇宙更深处的时间，从而了解宇宙在数十亿年前的样子。随着其他尖端望远镜和天文台的部署，科学家们已经能够更多地了解宇宙的历史和演化。
这个插图展示了引力透镜的工作原理。一个大星系团的引力是如此之强，它会弯曲、照亮和扭曲后面的遥远星系的光。这种规模被极大地夸大了;在现实中，遥远的星系离我们更远，而且小得多。图片：NASA, ESA, L. Calcada
最近一个使用位于夏威夷的双子座北望远镜的天文学家团队发现了一个螺旋星系，它位于110亿光年之外。多亏了一种结合了引力透镜和光谱的新技术，能够看到在大爆炸后26亿年前存在的物体。这使得这个螺旋星系被称为A1689B11，是迄今为止发现的最古老、最遥远的螺旋星系。
这项研究详细描述了团队的发现，标题为“最古老的螺旋星系：一个有一个平静的速度场的2.6 - gyr旧磁盘”，最近发表在《天体物理学杂志》上。该团队由来自Swinburne技术大学的成员组成，他们是澳大利亚研究委员会的卓越学科中心，在3D(ASTRO 3D)，里昂大学，普林斯顿大学，以及耶路撒冷希伯来大学的Racah物理研究所。
螺旋星系A1689B11位于一个巨大的星系群后面，它作为一个透镜，在天空中不同位置产生两个放大的螺旋星系图像。图片版权 ：James Josephides
这个团队依靠引力透镜技术来发现A1689B11。这一技术已经成为天文学家的主流，并涉及使用一个大的物体(如星系团)来弯曲和放大位于它后面的一个星系的光。斯温伯恩(Swinburne)的天文学家、研究研究的主要作者田田元(Tiantian Yuan)在斯文本(Swinburne)的一份新闻声明中解释道：这项技术使我们能够以前所未有的细节来研究古代的星系。可以追溯到110亿年前，直接见证了银河系第一个原始的旋臂的形成。
然后他们使用了双子星北望远镜的近红外积分域摄谱仪来验证这个螺旋星系的结构和性质。这台仪器是由澳大利亚国立大学(ANU)的彼得·麦格雷戈(Peter McGregor)建造的，该大学现在负责维护它。多亏了这一最新发现，天文学家现在有了一些关于星系如何形成我们今天所熟悉的形式的额外线索。
根据著名天文学家埃德温·哈勃(“哈勃序列”)所开发的分类方案，星系被分为3大类，基于它们的形状——椭圆、透镜和螺旋——第四类保留为“不规则形状”的星系。根据这个方案，星系开始时是椭圆的结构，然后分支成螺旋状的，透镜状的，或不规则的。
图展示了哈勃序列，椭圆星系(左)和演化，以符合椭圆的三个大类(右)，透镜和螺旋。图片：Ville Koistinen
因此，这样一个古老的螺旋星系的发现对于确定最早的星系何时以及如何从椭圆型转变为现代形态是至关重要的。正如普林斯顿大学(Princeton University)的天文学家、该研究的合著者Renyue Cen博士所言：研究古老的螺旋像A1689B11是解开哈勃序列的神秘面纱的关键。螺旋星系在早期宇宙中是非常罕见的，这一发现开启了研究星系如何从高度混乱、动荡的圆盘过渡到宁静的薄盘的大门，就像我们的银河系一样。
最重要的是，这项研究表明A1689B11螺旋星系有一些令人惊讶的特征，它也可以帮助我们了解(和挑战)我们对这段宇宙历史时期的理解。正如袁博士解释的那样，这些特征与目前存在的星系形成了鲜明的对比。但同样有趣的是，它也将这个螺旋星系与其他相似的星系区别开来。
“这个星系形成的恒星比今天的星系快20倍，就像早期宇宙中其他类似质量的年轻星系一样快，然而与同一时代的其他星系不同，A1689B11有一个非常酷和薄的圆盘，它以令人惊讶的小湍流平静地旋转。在宇宙的早期，这种螺旋星系从未出现过！
在宇宙年龄的单位中，通过哈勃在先前的深度野外活动中对星系的深度进行说明。图片版权：NASA and A. Feild (STScI)
在未来，该团队希望进一步研究这个星系，以进一步解决其结构和性质，并将其与这个时代的其他螺旋星系进行比较。当螺旋臂开始发生时，它应该作为古代椭圆星系和现代螺旋、透镜和不规则形状之间的边界标记。也将继续依靠NIFS进行这些研究，但团队也希望依靠詹姆斯·韦伯太空望远镜收集的数据(该望远镜将于2019年发射)。未来几年的这些和其他调查预计将揭示宇宙中最早的星系的重要信息，并进一步揭示它是如何随时间变化的。
知识：科学无国界，博科园-科学科普
参考：Swinburne, APJ
作者：Matt Williams
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
发表于 2017-12-6 07:37
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