芝加哥大学(University of Chicago)、麻省理工学院(MIT)和其他地方的天文学家利用一个巨大的星系团作为x射线放大镜，回顾了近94亿年前的时光。在这个过程中，他们发现了一个很小的矮星系，它处于恒星形成的第一个高能阶段。
虽然这项技术已经被用于放大光学波长的物体，但这是科学家首次利用它来放大极端遥远的x射线发射现象。
他们发现似乎是蓝色斑点的婴儿星系,关于1/10,000银河系的大小,在大量生产中首次stars-supermassive,大规模地短暂的对象发出的高能x射线的形式出现在光波长微弱的蓝色电弧。
“就是这个小小的蓝色斑点，意味着它是一个非常小的星系，包含了许多最近形成的超热、非常大的年轻恒星，”马修·贝利斯(Matthew Bayliss)说。“这个星系与宇宙中最早形成的星系相似……那种在遥远的宇宙中从来没有人在x光中看到过的东西。”
芝加哥大学(University of Chicago)教授迈克尔·格莱德斯(Michael Gladders)说，这是因为这是一项异常艰巨的任务。
“宇宙中到处都是发射x射线的东西，到目前为止，我们已经完全无法用今天的望远镜观测到这样的东西了，”引力透镜领域的主要专家Gladders说。“这是我们能够通过下一代望远镜常规观测到的景象的一瞥。”
Bayliss博士说，对这个遥远星系的探测证明，科学家可以利用星系团作为天然的x射线放大镜，来挑选宇宙早期历史中极端、高能量的现象。
”这种技术,我们可以在未来,放大一个遥远的星系的不同部分和age-date这样说,2亿年前形成的恒星,这一部分与另一部分,形成于5000万年前,并选择它们分开的方式你不能做的,”贝利斯说。
灯光下的蜡烛
星系团是宇宙中最大的物体，由成千上万个星系组成，它们都被相互的万有引力联系在一起。
发生在大质量星系团附近的时空引力扭曲，就像一只大象拉着一张梯形网，使经过的光子路径弯曲。
这种现象被称为引力透镜，它产生了一种效应，科学家们将其用作宇宙“放大镜”。“以前有人研究过波长为可见光的光子，但从未研究过电磁波谱x射线波段的光子，这主要是因为星系团本身发射出大量的x射线。科学家们认为，任何来自背景光源的x射线都不可能从星团本身的眩光中辨别出来。
这个团队通过美国国家航空航天局钱德拉x射线天文台的观测来验证这个想法。钱德拉x射线天文台是世界上最强大的x射线太空望远镜之一(以诺贝尔奖获得者、芝加哥大学天体物理学家Subrahmanyan Chandrasekhar命名)。
他们利用该天文台观测了凤凰星系团，这是一个距离地球57亿光年的遥远星系团，2011年由位于阿蒙森-斯科特南极站的南极望远镜发现，由芝加哥大学领导的一个合作项目运行。
据估计，该星团的质量约为太阳的千万亿倍，由于引力作用，它应该是一个强大的自然放大镜。
他们将钱德拉天文台的观测结果与两个光学和红外望远镜——哈勃太空望远镜和智利的麦哲伦望远镜——拍摄的星团数据结合起来。有了所有这些不同的视图，团队开发了一个模型来描述集群的光弯曲效应，并允许他们精确测量集群本身的x射线辐射，并从数据中减去它。
他们在星系团周围留下了两种类似的x射线辐射模式，他们认为这是星系团的“透镜效应”，即引力弯曲。当他们追溯这些发射物的时间时，他们发现它们都来自一个遥远的源头:一个来自94亿年前的小矮星系，当时宇宙本身大约有44亿年的历史——大约是它现在年龄的三分之一。
Bayliss说:“之前，钱德拉只能看到这么远的东西。”“在不到10%的时间里，我们发现了这个物体，同样是在很远的地方。引力透镜效应让我们做到了这一点。”
Gladders解释说，尽管我们对宇宙了解甚多，但关于宇宙是如何形成的，仍有许多未解之谜。
他说:“我们向外看，看到所有的年轻恒星、老恒星，以及一个关于这些恒星是如何形成、丰富和获得行星的复杂、有层次的故事。”“直到今天，我们还没有一个完整的理论来理解这个过程;这是第一个数据点，可以帮助我们计划下一步的研究，并充分了解星系在整个宇宙时间的演变。”
这项研究的共同作者包括布拉德·本森，芝加哥大学副教授和费米国家加速器实验室科学家;芝加哥大学研究生古尔拉夫·库拉尔和阿贡国家实验室的科学家林塞·布林。来自戈达德太空飞行中心、奥斯陆大学、加州大学欧文分校、加州大学圣克鲁兹分校、康涅狄格大学、斯坦福大学、台湾中央研究院天文与天体物理研究所和蒙特利尔大学的科学家也参加了此次会议。
引文:“x射线探测到恒星在一个高度放大的巨大弧线中形成。贝利斯等人，《自然天文学》，2019年10月14日。DOI: 10.1038 / s41550 – 019 – 0888 – 7
资助:NASA，国家科学基金会。
-改编自麻省理工学院新闻(MIT News)首次发布的新闻稿。