在与 ALMA 的共同努力下,哈勃望远镜发现了六个巨大的、稀有的古老星系,它们的历史可以追溯到宇宙中恒星形成最多的时期,但是他们已经空了。
这些星系已经耗尽了形成恒星所需的原材料,我们不知道为什么。
这些星系是作为诗意命名的REQUIEM项目的一部分被发现的。
“安魂曲”是一种武器级背景音乐,用于解析高红移下静止的放大星系。
它旨在将过去令人讨厌的东西变成一种资产:REQUIEM的目标是通过引力透镜的力量,将巨大的前景星系团用作自然望远镜。
强引力透镜可以扭曲事物,这是真的,但它也可以放大它们。
根据美国宇航局的说法,“当一个早期的、巨大的、非常遥远的星系位于这样一个星系团的后面时,它看起来会被极大地拉伸和放大,使天文学家能够研究原本不可能看到的细节。
”
研究作者克里斯蒂娜·威廉姆斯 (Christina Williams)说: “找到像这样的机会对齐非常罕见,需要搜索整个天空。
” “如果没有偶然的排列和强大的引力透镜,我们将无法观察到这些极其微弱的星系。
”
然而,如果没有哈勃和 ALMA 协同工作的“精致分辨率”,即使是强透镜的效果也是不够的。
天文学家使用哈勃望远镜来确定星系的位置。
然后,他们使用 ALMA 寻找冷尘埃,作为冷氢气存在的代表。
然而,看到这些星系产生的问题比它回答的要多。
其中最主要的是所有灰尘和气体发生了什么。
这些星系似乎也体现了“活得快,死得早”的特点,在早期、快速的活动爆发中形成它们的恒星,而其他星系才刚刚开始。
“在我们宇宙的这一点上,所有星系都应该形成大量恒星。
这是恒星形成的高峰时期,”主要研究作者凯特惠特克解释说。
“那么这么早之前,这些星系中的所有冷气体都发生了什么?”
在 45 亿年左右的时间里,银河系和仙女座预计会发生碰撞。
当他们这样做时,预计会出现另一波恒星形成浪潮。
但类似的调整似乎对这些奇怪的死亡星系并没有产生同样的影响。
在从周围吸收气体后,甚至在与其他星系碰撞后,它们都不会振作起来并开始制造恒星。
惠特克热情地回答了这些深奥的问题:“银河系中心的一个超大质量黑洞是否开启并加热了所有气体?如果是这样,气体可能仍然存在,但现在很热。
或者它可能已经被驱逐了,现在它被阻止重新进入银河系。
还是银河系刚用完就断供了?这些都是一些有待解决的问题,我们将在未来的新观察中继续探索。
”
在宇宙大爆炸发生许久之后,宇宙空间慢慢降温趋于平稳,整个宇宙之中分布最广泛的物质,便是轻盈稀薄的氢原子与氦原子,无数原子相互聚拢,汇聚成一片片规模庞大、范围辽阔的氢氦分子云。
彼时的宇宙环境空旷辽阔,没有成型恒星,没有规整星系,只有漫天漂浮的气态星云,均匀散布在广阔时空之中,整个宇宙处于一片寂静空旷的状态。
这些庞大的氢氦分子云质地松散,密度极低,原本只会在宇宙空间里缓慢飘荡,很难依靠自身引力完成聚集收缩,自然也无法孕育出天体与星系。
就在气态星云漫无目的游离之时,潜藏在宇宙深处看不见的暗物质,开始发挥出至关重要的引力作用,悄悄改变着宇宙物质的分布格局。
暗物质本身无法被人类直接观测捕捉,却占据着宇宙极大的质量占比,并且在宇宙早期就已经率先完成聚集排布,在宇宙各处形成了疏密不一的暗物质引力网,众多区域渐渐形成暗物质高度密集的核心地带,如同在宇宙之中埋下无数无形的引力基石。
原本四处飘散的巨大氢氦分子云,最先感受到来自暗物质密集区域的强大引力拉扯。
不受实体形态束缚的引力不断向外扩散,一点点牵动周边零散的气态物质,原本四散游离的气体尘埃,开始缓缓朝着暗物质聚集最浓厚的方位不断靠拢聚集。
随着时间不断推移,越来越多的氢氦气体被持续吸引而来,源源不断汇入暗物质核心区域。
原本松散辽阔的分子云不断收拢范围,体积慢慢缩小,整体密度随之不断升高,星云内部的物质排布变得愈发紧实,原本轻盈涣散的气态结构,在长期引力束缚下愈发稳固。
大量气态物质持续堆积聚拢,星云内部的引力作用也随之不断变强,内部压强与温度稳步上升。
当聚集的物质体量达到临界数值之后,星云内部率先发生聚变反应,一颗颗初代恒星就此陆续诞生,零散的恒星相互依托聚集,再搭配周边环绕的气态物质与星际尘埃,慢慢搭建起最基础的天体群落结构。
依托暗物质强大的引力框架,聚拢而来的氢氦分子云不断演化整合,内部天体有序排布,外围气体物质层层包裹,不再是零散漂浮的星云状态,正式成型为宇宙诞生以来第一批结构完整、形态稳定的原始星系。
这一批初代星系,也是整个宇宙星河体系最早的雏形。
可以说暗物质就像是搭建宇宙星系的无形骨架,提前划定好了物质聚集的核心区域。
如果缺少暗物质带来的强大引力束缚,仅依靠普通物质自身微弱的引力,广袤的氢氦分子云很难完成大规模聚拢,初代星系的形成周期会无限拉长,甚至无法顺利成型。
正是暗物质搭建起宇宙早期的引力网络,牵引海量基础气态物质完成汇聚,才有了宇宙最早的星系雏形。
而这些最早诞生的星系,在漫长岁月里不断碰撞合并、演化成长,慢慢繁衍出更多恒星、行星以及各类星际天体,一步步勾勒出如今璀璨壮阔的宇宙星河版图。
目前许多系外行星探索任务中都以寻找岩质行星信号为主,并且倾向于围绕类似太阳这样的G型主序星,这样的行星更符合具备外星生命并能演化至高级文明条件。
相比较之下,白矮星似乎不太可能成为宇宙生命主要的诞生地,作为低质量恒星演化的结果使得白矮星在结束氢和氦的核反应后膨胀成一颗红巨星,此时红巨星并没有足够的质量支持反应继续进行,于是外层气体层逐渐被剥离而仅剩下了核心物质,这就是白矮星。
由于白矮星依靠电子简并压力进行支撑,其具有极端的高密度,而体积并不比地球大多少。
尽管如此,科学家们仍然认为这些"僵尸恒星"周围可维持宇宙生命可居住区,满足液态水存在于行星表面,由于白矮星形成时具有极高的温度,其本身却没有能量来源,因此可以不断向外辐射热量,研究人员认为维持液体水温度的过程可达到80亿年之久,而我们的太阳系只有45亿年左右,如果让白矮星将热量全部释放变得寒冷的黑矮星,那么这个时间可能比宇宙的年龄还长,因此白矮星周围的轨道环境应该有足够的时间来诞生宇宙生命,并演化成高级文明。
在最新一项的研究中发现,位于白矮星周围可居住区轨道上的行星可获得合适波长的光,可以维持光合作用的进行。
至关重要的是,白矮星周围并不是出现太多有害的紫外线辐射,其能量辐射方式与太阳存在不同之处,而紫外线却可以杀死行星上暴露出来的生命。
根据英国公开大学研究人员卢卡福萨蒂(Luca Fossati)和他的同事们通过一项模拟实验发现白矮星周围轨道环境可支持生命的存在。
通过假设轨道上具有一颗类似于地球这样有大气层的行星存在,并模拟白矮星的各种条件,计算出源于白矮星的光达到行星表面时的能量值,尤其是紫外线波段这种损害DNA并可杀死生命的光线,他们发现紫外波段的光线抵达行星时只有地球上生命接受紫外线的1.65倍,从剂量的角度看,是非常接近地球环境的。