目前测定的宇宙范围大约是137 亿光年，而这次日本科学家新发现的星系，距离地球达110亿光年之遥,这意味着我们可以通过它们，了解到宇宙早期到底是怎样一种情形。110 亿年前的古老星系，已被成功观测并拍摄到！日前，日本国立天文台正式对外公布了这一消息。
在浩瀚无边的宇宙中，存在着“旋涡状”和“椭圆状”两大类星系，它们就像宇宙中的“岛”，是宇宙中最大、最美的天体系统。这些星系是何时形成的？又是如何形成的？这些问题吸引了许多科学家不断深入探讨。
天文学家认为，如果能够寻找到百亿年前的星系，也许能够找到答案。不过，这就要求科学家通过天文望远镜，观测到距离地球尽可能遥远的星系，也就是宇宙诞生之初的天体。日本国立天文台消息称，此次一共观测到44个天体。受大气影响，从地球表面常常无法清晰地观测到遥远的天体，为了排除地球的大气层对波段影响，此次专门将修补大气影响的装置，组装到了红外线观测装置上，因而成功拍摄到了距离地球110 亿光年的星系的高解析度影像。
日本科学家这次观测到的星系，向地球传递着110亿年前的宇宙信息。“这是天文学界一项新的重大发现。”紫金山天文台研究员王思潮说。他表示，目前测定的宇宙范围大约是137亿光年，而这次日本科学家新发现的星系，距离地球达110 亿光年之遥。“观测到的距离已相当远，这意味星系至少距今已有110亿年，我们可以通过它们，了解到宇宙早期到底是怎样一种情形。”
根据目前天文学界的观点，宇宙诞生大约在150亿年前，而新观测到的星系只比宇宙晚了40亿年。关于宇宙“年轻”时候的一些理论，科学家常常因为没有第一手证据证实而头疼。紫金山天文台研究员王红池认为，古老星系的发现将有助于解决这些问题；与此同时，它也能检验一些可能存在的错误理论。
根据观测结果，科学家发现，在110 亿年前的宇宙，绝大部分星系呈圆盘状，由于外形呈旋涡结构，因此也被称为“旋涡星系”。这类星系有明显的核心，形状酷似一面透镜，在其球外则是一个薄薄的圆盘。众所周知的银河系，就是一个旋涡星系。
除旋涡星系之外，宇宙中还存在着“椭圆星系”，顾名思义，就是外形呈椭圆形的星系，有些正圆形的星系也归于此类。这类星系通常中心区域最亮，亮度向边缘逐渐递减。根据美国哈勃望远镜的观测结果证明，80 亿年前的宇宙和现在一样，椭圆星系和旋涡星系各占一半。不过，在此次拍摄的影像中，椭圆星系仅有一个。
“天文学界普遍认为，宇宙在早期的时候，旋涡星系占了90%以上。这次观测到的44个天体中，旋涡星系占了绝大部分，使这种推测更加有利，很有科学意义。”王思潮说，“虽然目前统计的宇宙星系大概有2000亿个，但一般来讲，观测到10 个以上天体就具有统计意义。”
那么椭圆星系有是如何形成呢？
王思潮介绍，传统星系形成理论模型认为，两个旋涡扁平星系相互碰撞、混合、吞噬后，便形成了椭圆星系。天文观测也说明，旋涡星系内的恒星都比较“年轻”，而椭圆星系内恒星都比较“年老”。日本国立天文台推测：“可以认为，在距今110 亿年到80亿年之间，也就是宇宙幼时，数量众多且相互靠近的小型旋涡星系不断碰撞和合并，逐渐形成了现在所看到的椭圆状的大星系。”
在宇宙间，星系碰撞或合并的现象时有发生，不足为奇。如果将宇宙间数以万计的星体比喻成沙子，那么星系就像是一辆装满沙子的大卡车，它们受到引力的作用，与另一辆“大卡车”互相吸引，并且纠缠在一起，经过上亿年的磨合，最终“合二为一”。由于星体之间隔着很大的空间，所以不会因“撞车”而消失。天文学家推测，40 亿年后,银河系将与我们邻近的仙女座发生类似的合并碰撞,成为一个更大的椭圆星系。
王思潮说：“尽管星系形成理论不断遭到挑战，但事实上科学家确实通过天文望远镜，已观测到旋涡星系相互碰撞的过程。”据最近一期《天体物理学》期刊公布，科学家们通过天文望远镜，观察到了4 个古老星系，它们只比宇宙诞生晚了20亿年，并且在互相撞击，可能最终产生宇宙中最大星系。科学家发现，这4个星系有完整的内核，在碰撞的时候缠绕到了一起，天文学家形容这过程如同打蛋。因为把蛋打在一起的时候，蛋黄总是首先碰在一起。
此次观测，借助的是“昴宿星团望远镜”，这是一台位于美国夏威夷毛纳基山天文台的望远镜，是日本国家天文台最大的望远镜设备。该望远镜以著名的疏散星团——昴宿星团命名，于1991年4 月开始建造，1999 年1 月正式开始进行科学观测。
“这真是个大家伙，口径长达8.2 米。”中科院紫金山天文台的研究员王思潮介绍说，我国最大口径的通用光学天文望远镜，在云南丽江天文观测站，这也是东亚地区最大的望远镜之一。“它的净口径为2.4 米，和昴望远镜相比还是个‘小弟弟’”。
据中国科学院国家天文台的王俊杰研究员介绍，国际上已有红外望远镜、亚毫米、毫米望远镜，而我国现在只有光学望远镜，它在天文观测上有很多局限。“举个例子，恒星的形成都在一些星云中，光学望远镜观测不到星云内部。红外望远镜、亚毫米望远镜等则可以穿透星云观测到新形成的团块。我们就可以观测到恒星从出生到成长的过程。”
王思潮同时强调，我国现在也在发展比较特殊的望远镜。比如安放在国家天文台兴隆观测站的“LAMOST”，就是一架有效通光口径4米，焦距20 米，视场达21 米平方度的卧式中星仪式反射施密特望远镜。“通俗来讲，这是专门用来研究光谱的望远镜，它能同时观测4000个目标光谱，是世界上天体光谱产生率最高的望远镜。”
目前，王俊杰正在新疆帕米尔高原为选择新的天文台址进行观测。“天文台址要考虑到地理位置、平均晴天数、大气稳定度、湿度、地震频率等。我们希望能找到一个更好的天文台址，与国际接轨，建设一些大的望远镜。” 王思潮认为，大的望远镜是一个不断发展的过程，王思潮说：“50年前，东亚最大的望远镜只有60 厘米，将来也许会有口径更大的望远镜出现。” |
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