【博科园-科学科普】当涉及到研究宇宙中最遥远和最古老的星系时，许多挑战就出现了。除了数十亿光年之外，这些星系往往太微弱，看不清楚。幸运的是天文学家已经开始使用一种被称为引力透镜的技术，在那里大质量物质集合的引力(像银河星团)被用来增强这些暗淡星系的光。
这个插图显示了引力透镜的工作原理。一个巨大的星系群的引力是如此强烈，它会弯曲、照亮和扭曲它后面遥远星系的光。这种规模被夸大了，在现实中遥远的星系离我们更远，也更小。图片版权：NASA, ESA, L. Calcada
利用这项技术，一个国际天文学家小组最近发现了一个遥远而安静的星系，否则会被忽视。由夏威夷大学马诺亚大学的研究人员领导的研究小组利用哈勃太空望远镜进行了迄今为止最极端的引力透镜效应，这使得他们能够观察到被称为eMACSJ1341-QG-1的微弱星系。
研究成果最近发表在《天体物理学杂志》上，题目是“30倍:在z = 1.6的静止星系的极端引力透镜”。由夏威夷大学的天文学家Harald Ebeling领导的研究小组成员包括来自Niels Bohr研究所的成员，Recherche科学研究中心(CNRS)，太空望远镜科学研究所和欧洲南方天文台(ESO)。
由哈勃太空望远镜观测到的静止的星系eMACSJ1341-QG-1。这条黄色虚线描绘了星系引力透镜的边界。左上角的inset显示了eMACSJ1341-QG-1的外观。图片版权：Harald Ebeling/UH IfA
研究小组依靠巨大的星系群emacsj13441.9 -2441来放大来自eMACSJ1341-QG-1的光，这是一个遥远而暗淡的星系。从天文学的角度来说，这个星系是一个“静止的星系”的例子，它基本上是旧的星系，基本上耗尽了它们的尘埃和气体的供应，因此不会形成新的恒星。研究小组首先用哈勃望远镜拍摄了这个微弱星系的图像，然后用ESO/ x -发射光谱仪进行了后续的光谱观测，这是智利帕纳尔天文台的大型望远镜(VLT)的一部分。研究小组确定他们能够将背景星系放大30倍的原图，而剩下的两张照片则是6倍。
这使得eMACSJ1341-QG-1是迄今为止发现的最强烈的、被放大的休眠星系，而且是相当大的边缘!作为里昂大学(University of Lyon)的助理天文学家约翰·理查德(Johan Richard)，他在《夏威夷大学》(University of Hawaii)的新闻发布会上指出：这幅图像的高倍放大给我们提供了一个难得的机会来研究这个遥远天体的恒星群，并最终重建其不变形的形状和性质。
一个螺旋星系闪耀在年轻恒星的蓝色光芒中，从正在进行的恒星形成(左)和一个沐浴在古老恒星的红光中的椭圆星系(右图)。图片版权：Sloan Digital Sky Survey, CC BY-NC.
尽管之前已经进行过其他一些极端的放大，但这一发现创造了一个新的记录，为一个罕见的静止的背景星系的放大。这些较老的星系不仅很难探测，因为它们的光度较低，对它们的研究可以揭示宇宙中星系的形成和演化的一些非常有趣的事情。专注于寻找极其庞大的星团，作为天然的望远镜已经发现了许多令人兴奋的引力透镜现象。然而这一发现引人注目，因为eMACSJ1341所提供的巨大的放大率让我们能够详细研究一种非常罕见的星系。
静止的星系在当地宇宙中很常见，代表了星系演化的终点。因此，这个破纪录的发现可以提供一些独特的机会来研究这些古老的星系，并确定为什么恒星形成在它们中结束。作为哥本哈根大学(University of Copenhagen)的一名团队成员、星系进化方面的专家，Mikkel Stockmann解释道：观察的是更遥远的星系也是在回顾时间，所以看到的是更年轻的物体，而且还不应该耗尽它们的气体供应。了解为什么这个星系已经停止形成恒星可能会给我们提供关于星系演化过程的重要线索。
在超大质量黑洞周围的吸积盘，这是一个活跃的星系。图片版权：NASA/Dana Berry, SkyWorks Digital
最近的研究表明，超大质量黑洞(SMBH)的存在可能是导致星系静止的原因。当这些黑洞产生的强力喷射物开始耗尽它们的尘埃和气体星系的核心时，潜在的恒星会发现自己缺乏所需的物质来承受重力的崩塌。与此同时，eMACSJ1341-QG1的后续观测是在智利的帕拉纳天文台和夏威夷的Maunakea天文台进行的。这些观测结果肯定会告诉我们，有朝一日当最后的尘埃和气体耗尽，所有的恒星变成红巨星和长寿命的红矮星时银河系将会变成什么样子。
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参考：University of Hawa’ii News,The Astrophysical Journal Letters
作者：Matt Williams
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
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