重力透鏡再創紀錄,發現迄今已知最亮星系之一

作者 | 發布日期 2017 年 07 月 23 日 0:00 | 分類 天文 follow us in feedly

來自西班牙卡塔赫納大學(Polytechnic University of Cartagena,UPT)和加納利天體物理研究所(Instituto de Astrofísica de Canarias,IAC)的天文學家 Anastasio Díaz Sánchez 等人利用加納利大望遠鏡(Gran Telescopio CANARIAS,GTC),透過重力透鏡方式,在宇宙年齡僅有如今的 20% 的早期宇宙裡,發現了一個星系,是迄今已知最亮的星系之一。



根據愛因斯坦廣義相對論,當光線近距離通過一個質量很大的天體時,會被該天體的重力捕獲光子,導致它們偏離原本的路徑。這個現象稱為「重力透鏡」(gravitational lensing),如同其名稱一般,因光線偏折而產生類似凸透鏡聚光的效果,可以讓這個大質量天體後方遙遠的光源被聚焦、放大,從而讓原本不可見的背景天體被迫現出原形。

UPT 的 Anastasio Díaz-Sánches 領軍的研究團隊利用重力透鏡效應,發現一個非常遙遠的星系,紅移值(z)達 2.0439,相當於距離地球約 100 億光年左右,其總亮度比銀河系亮 1 千倍以上,這是迄今已知最亮的次毫米波段星系(submillimetre galaxies)之一。之所以稱為「次毫米波段星系」,是因為它們所發出的輻射,最強的部分落在遠紅外波段(約涵蓋 30 微米至接近次毫米波的 450 微米左右),但因地球大氣會屏蔽大多數星體發出的遠紅外光,所以地面望遠鏡只能利用高山上的天文台觀測次毫米波段。

重力透鏡效應讓這個星系的亮度和大小比原來的程度增加了 11 倍左右,在中間做為「透鏡」的星系團最密集的中心區周圍產生好幾段光弧影像,這些光弧被稱為「愛因斯坦環」(Einstein Ring),天文學家便可透過研究這些光弧來了解背景天體的性質。之所以呈現這樣不連續又扭曲的影像,是因為做為「透鏡」的星系團本身的質量分布並不均勻之故。

經過分析發現,這個遙遠星系明顯正在經歷恆星誕生極端猛烈的階段,每年約有 1 千倍太陽質量轉生為新恆星,相較之下,銀河系的新恆星誕生率只有每年 3 倍太陽質量左右,實在是平靜的不得了。這類天體是宇宙中恆星誕生率最猛烈的區域,所以這些天文學家下一步要進行的就是利用各種干涉儀,研究它們的分子含量,並對星系中的恆星形成現象進行更詳細的研究。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:Instituto de Astrofísica de Canarias)