一個(gè)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常古老的星系團(tuán)——標(biāo)記為XLSSC 122，它的光穿過(guò)宇宙花費(fèi)104億年到達(dá)地球。

這是星系團(tuán)的增強(qiáng)圖像，圖像來(lái)自于NASA。

星系團(tuán)可以被比作一個(gè)巨大的星系城市，一個(gè)銀河星系，每個(gè)星體代表一個(gè)獨(dú)立的，閃爍的結(jié)構(gòu)。正如考古學(xué)家可能會(huì)尋找地球上最古老的城市的證據(jù)一樣，天文學(xué)家也一直在尋找宇宙中最古老的星系團(tuán)——每一個(gè)宇宙都相當(dāng)于像耶利哥和烏爾這樣的古老文明。

我很幸運(yùn)地帶領(lǐng)一個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)典型的古老星系團(tuán)。這個(gè)星系團(tuán)有多老呢？從這個(gè)名為XLSSC 122的星系團(tuán)發(fā)出的光要花104億年才能跨越宇宙到達(dá)地球。這張XLSSC 122的合成照片使用了來(lái)自于哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和歐洲南方天文臺(tái)一個(gè)超大望遠(yuǎn)鏡所拍攝的照片。

照片中白色的輪廓表明這些星團(tuán)發(fā)射著強(qiáng)烈的X射線（這些X射線由歐洲航天局的多鏡X射線探測(cè)衛(wèi)星所捕獲）提供這張照片的年輕的天文學(xué)家Jon Willis相信宇宙本身已有137億年的歷史，所以一點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算告訴我們，我們現(xiàn)在所觀測(cè)到的是宇宙只有33億年歷史時(shí)的XLSSC 122。想象一下，當(dāng)我們對(duì)這個(gè)星系團(tuán)的每一張新照片都顯示它的物理結(jié)構(gòu)看起來(lái)像我們當(dāng)今宇宙中的星系團(tuán)一樣的成熟和發(fā)達(dá)，這當(dāng)然會(huì)使我們感到驚訝，這種情況就像看著你年輕時(shí)的照片，照片上的你卻比你現(xiàn)在更老。

XLSSC 122在年輕的宇宙中是非常早熟的存在，這也許暗示著宇宙，至少是其中物質(zhì)最密集的部分，可以形成恒星，聚積成星系，并最終以驚人的速度被吸引入星系團(tuán)。鑒于使用計(jì)算機(jī)在目前模型的基礎(chǔ)上模擬星系團(tuán)的聚集比實(shí)際緩慢，關(guān)于XLSSC122的研究表明，我們目前關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)形成方式的觀點(diǎn)可能并不完整。

發(fā)現(xiàn)星系團(tuán)

當(dāng)我第一次看到XLSSC 122，它就是歐洲航天局X射線天文臺(tái)拍攝的一張X射線圖像上普通的光子集合。盡管觀測(cè)距離很遠(yuǎn)，我們還是能觀測(cè)到潛在于一個(gè)巨大星系團(tuán)引力場(chǎng)內(nèi)的高溫氣體云——它的溫度達(dá)到一千萬(wàn)K（九百九十萬(wàn)攝氏度或一千八百萬(wàn)華氏度）。

但是CFHT拍攝的可見(jiàn)光圖像卻揭示沒(méi)有星系團(tuán)和這個(gè) X射線源有關(guān)聯(lián)。這個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)意味著我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)紅移非常大的遙遠(yuǎn)星系團(tuán)。基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)，我們繼續(xù)用歐洲南部的巨型天文臺(tái)獲取了這個(gè)待定星系團(tuán)的圖像。這張紅外攝像儀拍攝的圖像顯示出標(biāo)志著遙遠(yuǎn)星系團(tuán)的紅色物質(zhì)，但是無(wú)法確定它的距離。

哈勃望遠(yuǎn)鏡確定了這一發(fā)現(xiàn)。分析結(jié)果顯示XLSSC 122可能是迄今發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的星系團(tuán)，這要?dú)w功于哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)能力。鑒于哈勃望遠(yuǎn)鏡十分之一的成功率，這也成為了它的一個(gè)巨大成就。

雖然哈勃望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)有近三十年的歷史了，但他仍然是一個(gè)優(yōu)秀的天文設(shè)備。和地面觀測(cè)站對(duì)星系團(tuán)XLSSC 122 的模糊圖像相比，哈勃望遠(yuǎn)鏡的成像可以說(shuō)是很清晰了。雖然我成為專(zhuān)業(yè)天文學(xué)家已經(jīng)20年了，但是見(jiàn)到哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)星團(tuán)成像的那一刻卻依舊是很獨(dú)特的一刻。從星系顏色和光譜中可以很清晰的看出來(lái)xlssc 122離地球十分遙遠(yuǎn):它在紅移為2的地方，這意味著它發(fā)出的光需要104億年才能到達(dá)地球。

模擬星系

像XLSSC 122這樣的星團(tuán)怎么融入我們對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)的更廣泛理解？計(jì)算機(jī)模擬讓天文學(xué)家可以重建早期宇宙中不規(guī)律的物質(zhì)分布從而追蹤重力，因?yàn)橹亓Π衙芏雀蟮膮^(qū)域吸引到大星團(tuán)中，而重力又使密度更小的區(qū)域變得越來(lái)越稀疏。天文學(xué)家們可以在這些模擬中識(shí)別與XLSSC 122具有相同特性的星團(tuán)。同時(shí)由于這些模擬更像是一部關(guān)于宇宙的影片，我們可以快進(jìn)到現(xiàn)在的時(shí)刻。當(dāng)我們模擬XLSSC 122時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)它將成為宇宙中最龐大的星團(tuán)之一，甚至可以和我們?cè)谟钪嬷械淖钚掳l(fā)現(xiàn)科瑪星系團(tuán)媲美。同樣的模擬也表明XLSSC 122可能在我們觀測(cè)到它的幾十億年前只作為星系團(tuán)存在。

神秘隱藏于此，對(duì)組成XLSSC 122星系的星光的研究表明，它們的歷史已經(jīng)超過(guò)10億年，也許已經(jīng)高達(dá)30億年了。此外，它們似乎幾乎同一時(shí)間開(kāi)始形成恒星。但是，由于這一切早發(fā)生在這些星系聚集在一起形成XLSSC 122之前，我們還存有一個(gè)問(wèn)題，那就是在早期宇宙中究竟是什么導(dǎo)致它們以如此同步的方式形成恒星？

幸運(yùn)的是，我們對(duì)下一步該怎么做有了一個(gè)很好的想法。NASA(美國(guó)國(guó)家航空和航天局）計(jì)劃在2021年3月發(fā)射詹姆斯.韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，我們已經(jīng)在計(jì)劃瞄準(zhǔn)XLSSC 122。韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將會(huì)收集比哈勃多六倍的光，并將用許多靈敏儀表去分析那光。我們的目標(biāo)是使用高分辨率紅外光譜來(lái)極大的提高我們對(duì)于組成XLSSC 122的星系的恒星年齡的認(rèn)識(shí)，并弄清這一非凡星系早期的生命故事。

概要：一支天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)星系團(tuán)，它的光要通過(guò)104億年的時(shí)間才能穿越宇宙來(lái)到我們身邊。

相關(guān)知識(shí)

一個(gè)星系是由恒星，恒星殘余物，星際氣體，塵埃和暗物質(zhì)組成的引力束縛系統(tǒng)。1. 星系這個(gè)詞來(lái)自于希臘語(yǔ)galaxias, 字面意思是“乳白色的”，也就是銀河的援引。星系的大小從侏儒到幾十億顆恒星，到一百兆顆恒星，每一顆都圍繞著銀河系的質(zhì)量中心運(yùn)轉(zhuǎn)。星系根據(jù)其視覺(jué)形態(tài)分為橢圓形，螺旋狀或者不規(guī)則形。許多星系被認(rèn)為在它們的中心有許多超級(jí)黑洞。銀河系的中心黑洞人馬星座A*，質(zhì)量是太陽(yáng)的四百萬(wàn)倍。2016年3月，GN-z11是最古老的也是距離地球最遠(yuǎn)的隔了320億光年距離的能觀察到的星系，并且觀測(cè)到在大爆炸之后，它僅僅存在了4億年。

參考資料

1.Wikipedia百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3.EarthSky Voices-Mia，Jedi，核桃，假老練，Someone ?like ?you

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參考資料

1.WJ百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3.原文來(lái)自：https://earthsky.org/space/new-clues-search-oldest-galaxies-in-the-universe

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