宇宙最遙遠的星系，距離地球135億光年，每年可以產生100多顆新的恆星！

前不久,美國宇航局剛剛公佈了一條,他們稱之爲史詩級的發現,人類已知的最遙遠恆星,一顆名叫Aredo的恆星,在引力透鏡效應下被人類觀測到,這顆恆星距離我們128億光年,刷新了人類發現的最古老恆星的記錄,這個發現剛剛過去一個多星期,天文學家們又取得了另一項重大發現, 即史上最遙遠的恆星之後,人類又發現了史上最遙遠的星系,這個星系過於遙遠,以至於它的真實身份,如今還是個謎。 爲了尋找這些遙遠的星系,一支國際天文學家團隊,利用了四臺強大的望遠鏡進行觀測,分別是位於夏威夷的卯星團望遠鏡,英國紅外望遠鏡, 位於智利的維斯塔天文望遠鏡,以及遠在大氣層之外的斯皮策泰空望遠鏡,憑藉着這四臺利器,以及長達1200小時的觀測時間,他們在最早期的宇宙中,發現了一些特殊的光芒,他們的付出得到了回報。 在最遙遠的宇宙,也就是那段距離我們最遙遠的歷史時期,他們發現了幾個遙遠的星系,其中最遠的一個,打破了以往的記錄, 成爲了迄今爲止人類已知的最遙遠的星系,他們將其命名爲HDL。根據觀測,這個星系距離我們達到了135光年,也就是說,它在宇宙大爆炸的僅僅3.3億年後就存在了。 要知道,那個時候,宇宙還處於黑暗時代,正在一點點通過再電離形成天體,可以說,這個星系是宇宙中的元老了。 正如本次研究的參與者,日本東京大學的天文學家所說的那樣,在70多萬個天體中找到它是一件非常困難的任務。 那麼,天文學家是如何確定它的距離的呢?在物理學上有一個著名的效應,叫做多普勒效應,它指的是波源在遠離或靠近的時候,其頻率會發生變化。 生活中最常見的例子,就是靠近我們的汽車聲音會變得越來越尖銳,遠離時就會逐漸變得低沉。 在電磁波方面,多普勒效應也是存在的,當天體遠離我們的時候,其發出的光就會往波長更長的方向偏移,也就是靠近紅色的波段,這就叫做紅移現象。 在宇宙空間膨脹的時候,這些遙遠的星系就會隨着空間一起膨脹,遠離我們,天文學上叫做退行,而且離我們越遠的天體,退行的速度越快。 所以,通過測量一個天體的紅移值,天文學家就能知道它距離我們有多遠了。 天文學家表示,HD1的紅移值與135億光年外的星系,預期特徵驚人的吻合,以至於當我發現它的時候,多有點起雞皮疙瘩了。 除了紅移值之外,它的紫外線波段中表現得非常明亮,暗示着這是一個能量爆棚的星系。 由於這個星系過於遙遠,關於這種能量的來源,天文學家還有些困惑。 它可能是一個星爆星系,也就是大量的恆星迅速形成,從而釋放強大電磁輻射的星系。 也可能是一個類星體,也就是核心處有一個瘋狂吞噬的超大質量黑洞,同樣也會爆發出巨大的能量。 哈佛大學和史密森尼天體物理學中心的天體物理學家Fabio Acucci做了個比喻, 這就好像大海遠處有一艘船,我們能看見它掛着一面旗,能大概看清它的顏色和形狀, 但由於狂風和濃霧的阻礙,無法據此判斷這艘船是來自哪個國家的。 關於上面兩種猜測,天文學家都能找到無法解釋的矛盾點。 如果HDL是一個星爆星系,那麼根據其釋放的能量來進行估算,會得到一個驚人的結果, 它每年就能夠生產出超過100顆星的恆星。 這個數字看起來確實有點不太合理,因爲和以往的理論相比,這個數字超出了預期的10倍。 只有一種可能性足以化解這個矛盾,那就是這些恆星本身就非常特殊, 它們屬於宇宙中最古老的第一代恆星,也被稱爲星足三星。 Akuchi介紹說,宇宙中形成的最早的一批恆星,都比今天的恆星溫度更加巨大,明亮,溫度也更高。 如果我們假設HDL中形成的都是這些第一代恆星,或者說是星足三星, 那麼它的特徵就更容易得到解釋了。 實際上,星足三星形成的紫外光比普通恆星更多, 這就能夠解釋HDL中極強的紫外光亮度了。 除此之外,類星體也可能是一個答案。 類星體是類星射電源的簡稱,它是活躍星系核的一種,可以釋放出極其驚人的能量。 究其原因,就在於星系核心處的超大質量黑洞。 黑洞在瘋狂吞噬的同時,產生的熱量足以穿越上百億光年的宇宙。 被人類觀測到,如果是第二種情況,天文學家就會更加困惑了。 根據他們的計算,如果HDL真的是類星體, 那麼它的超大質量黑洞至少要達到太陽的一億倍質量纔可以。 可是,在宇宙大爆炸僅僅3.3億年後的時間裏,恆星都沒有形成多少, 怎麼會有如此巨大的黑洞呢? 話說回來,這也不是第一個挑戰天文學家理論的超大質量黑洞了。 比如人類已知的超大質量黑洞碳618,質量是太陽的660億倍, 在108億年前就這麼巨大了。 關於超大質量黑洞形成的理論,天文學家們也在不斷完善, 並尋找新的解釋方式。 比如有人認爲,可能它們早在宇宙大爆炸初期就直接形成了, 而不是通過第一代恆星死亡後的坍縮過程。 如果跳過這一步,或許就能夠形成如此巨大的黑洞了。 總之,HDL到底是哪一種星系? 目前仍然是一個謎,研究人員希望即將投入工作的 詹姆斯維布太空望遠鏡能夠對它進行觀測, 憑藉其強大的觀測能力,破解這個謎題, 或者發現更加遙遠的星系。 在135億年前,HDL星系與原始銀河系相距大約24億光年。 按照距離來看,HDL星系發出的光只需24億年就能傳到銀河系中。 然而,宇宙不是靜態的,整個空間都在快速膨脹。 由於空間膨脹,兩個星系之間被不斷互相拉開,距離變得越來越遠。 HDL星系發出的光用24億年的時間,根本到達不了銀河系。 由於距離變得越來越遠,HDL星系發出的光其實總共走了135億光年的距離, 也就是耗時135億年的時間,才終於追上銀河系。 我們平時所說的可觀測宇宙半徑爲465億光年, 這其實是138億年前宇宙發出的第一縷光最初所在位置。 目前與我們相距465億光年,實際的宇宙範圍要比465億光年大得多。 宇宙還有很大一部分的光還沒來得及到達地球,所以我們目前看不到。 未來,來自不可觀測宇宙的光將會逐漸到達地球,可觀測宇宙的範圍還會進一步變大。 但由於空間正在超光速膨脹,可觀測宇宙的範圍不會無限變大。 我們在未來最遠只能觀測到大約610億光年, 也就是說,我們很可能永遠也無法看到整個宇宙的面貌。 我們也不知道宇宙的邊界究竟在何處, 宇宙的那些巨大祕密或許就要靠HDL來破解了。