哈勃望远镜利用引力透镜效应发现远古星系

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美国航空航天局的哈勃太空望远镜发现了长久以来一直被怀疑存在的一群星系，它们在宇宙的早期制造了大量的新恒星。这些星系在哈勃望远镜紫外光谱深度曝光下被俘获，它们是人类所见过的遥远宇宙中最小，最黯淡，最众多的星系。

这58个被哈勃望远镜探测到的年轻的，迷你的星系，展现出的是它们100亿年前的样子，那正是恒星诞生的鼎盛时期。新发现的星系数量比其质量更庞大的兄弟星系多100倍。但它们要比以前哈勃深场所观测到的早期宇宙中的星系黯淡100倍。

这个观测结果被发表于在华盛顿特区召开的美国天文学会223次会议上。

对于哈勃望远镜来说，这些星系太黯淡了以至于无法被发现。为了探测到它们，天文学家借助了宇宙中的天然透镜，这个透镜是由一个位于光路上的巨大星系团， Abell 1689, 的引力产生的。 Abell 1689的质量是如此巨大，以至于它，通过所谓的引力透镜效应，放大了从其背后遥远星系发出的光。引力透镜会导致空间弯曲，就像游乐园的哈哈镜一样，拉伸并放大远处的物体。

“有一个问题一直困扰我们，即我们只看到了遥远星系中最明亮的那部分”，来自加州大学的研究负责人Brian Siana说道，“而那些明亮星系只代表了冰山一角，我们相信在早期宇宙中大量制造恒星的星系通常是无法看到的。我们现在已经发现了那些”看不见“的星系，我们很有信心找到冰山的其余部分。“

Siana的团队认为，他们已经完成了一次星系普查，这次普查对应的是约34亿岁的宇宙。”如果这个星系样本对于那时的星系整体具有足够的代表性，那么我们可以认为大部分的恒星诞生于这些小星系。 虽然这些星系是非常黯淡，但它们巨大的数量意味着，在那个时代它们制造了大部分的恒星，”团队成员，加州大学的安娜希塔阿拉维如此描述，她也是该研究报告的首席作者。

发现这些星系也有助于支持另一种理论，即在这些小星系中的炽热恒星能够出足够的辐射，剥离氢元素中的电子，使之电离。这个过程，被称为“再电离”，发生在大爆炸10亿年后，即距今约130亿年前。再电离使宇宙变得透明，让天文学家能够研究来自远古的光芒。 “虽然我们样本中的星系存在于再电离后的数十亿年，但据推测，这样的星系，也可能其中的一些，在再电离过程中起到了很大的作用，”Siana说。

这些星系看上去并不像我们银河系附近的那些雄伟的螺旋和椭圆状星系。 “引力透镜效应拉伸了遥远星系的外部形状，提高了解析度。对于哈勃望远镜来说，如果没有透镜效应，这些星系只是点光源。我们现在知道了它们的大小，这在以前是不可能的，因为这些星系的解析度太低了，“阿拉维说。哈勃分析表明，这些星系是十分微小，形状不规则，尺寸只有几千光年。即使完全发育成熟，这些星系也只有银河系质量的十分之一或百分之一左右。因为它们正经历着第一波恒星诞生狂潮，所以它们的光谱以初生恒星的紫外线为主。

该研究小组利用哈勃望远镜宽视场相机3在紫外线波段搜索黯淡的，处于恒星诞生期的星系，恒星诞生时发出的紫外线是可靠的示踪剂。当宇宙正经历着恒星的“婴儿潮”时，这些星系就存在了，估计距今约90亿至120亿年前。

“我们的观测目标不是要找到大量的星系，而是要找到非常黯淡的星系，”阿拉维解释。

利用巨大星系团的透镜效应来探测黯淡星系的策略，正被用于一项为期三年的哈勃探索新项目，即所谓的“前沿领域”项目。天文学家使用哈勃太空望远镜，利用六个巨大星系团的（引力透镜）放大效应，搜索那些存在于120亿年至130亿年前的微小星系。

通过这些透镜效应而发现的星系，将是美国航空航天局的詹姆斯•韦伯太空望远镜的首要目标。詹姆斯•韦伯红外线望远镜计划于2018发射。通过光谱分析，韦伯望远镜将能够分解星系发出的光芒。这种分析可以获得每个星系的恒星诞生和化学成分的信息。

有意思。

已经无法想象了。

等待韦伯升空。。。

不错。

引力透镜原理是目前天文学常用的观察法，比较重要。