135亿光年!有史以来最遥远星系发现

2022-04-08 09:33:46 来源：科技日报

科技日报北京4月7日电（记者张梦然）据《天体物理学杂志》7日发表的一项研究，包括美国哈佛—史密森尼天体物理中心研究人员在内的一个国际天文学家团队发现了有史以来最遥远的星系。这个名为HD1的候选星系距离我们约135亿光年。

研究团队提出了两个想法：HD1可能正在以惊人的速度形成恒星，甚至可能是宇宙第一颗恒星PopulationⅢ恒星的家园，或者，HD1可能包含一个超大质量黑洞，其质量约为太阳质量的1亿倍。

论文合著者、天体物理学中心天文学家法比奥·帕库奇说：“回答有关如此遥远星系性质的问题可能具有挑战性。这就像一艘船在遥远的岸边，在大风和浓雾中，从它所悬挂的旗帜中猜测它的国籍。人们可能会看到旗帜的一些颜色和形状，但不是全部。归根结底，这是一场分析和排除不合理场景的漫长游戏。”

HD1在紫外光下非常亮。起初研究人员假设其是一个标准的星暴星系，也就是一个正在高速创造恒星的星系。但在计算了HD1产生了多少颗恒星之后，他们发现HD1每年会形成100多颗恒星。这一速度简直令人难以置信，至少比他们的预期高出10倍。

团队开始怀疑HD1可能不会形成通常的恒星。“宇宙中形成的第一批恒星比现代恒星更大、更明亮、更热。”帕库奇说，“如果HD1中产生的恒星是这些第一或第三族恒星，那么它的性质更容易解释。事实上，第三族恒星能产生比普通恒星更多的紫外线，这可阐明HD1的极紫外光度。”

然而，超大质量黑洞也可以解释HD1的极端亮度。当它吞噬大量气体时，黑洞周围的区域可能会发射出高能光子。

如果是这样的话，这将是迄今为止人类已知的最早的超大质量黑洞，与目前的纪录保持者相比，观测到的时间更接近宇宙大爆炸。

“HD1将代表早期宇宙产房中的一个巨大婴儿。”天体物理中心的天文学家艾维·勒布说，“它的红移是有记录以来最高的类星体红移的几乎两倍，这是一项了不起的壮举。”

“从超过70万个天体中找到HD1是一项非常艰巨的工作。”团队研究人员表示，“HD1的红色与135亿光年外星系的预期特征非常吻合。”

研究团队使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）进行了后续观测以确认距离，该距离比目前最远星系的纪录保持者GN-z11还要远1亿光年。

他们还将使用詹姆斯·韦布空间望远镜再次观察HD1，以验证它与地球的距离。如果目前的计算证明是正确的，HD1将是有记录以来最遥远、最古老的星系。

这些观察将使研究团队能够更深入地挖掘HD1的“身份”。“在大爆炸后数亿年形成，HD1中的黑洞一定是从一颗巨大的种子中以前所未有的速度生长出来的。”勒布说，大自然似乎比我们更有想象力。