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  • 中国科学家宇宙考古发现大反常!

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2020-03-20

    作者:倪思杰资料来源:Science.com发布日期:2018/10/16 0:07336006

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    Da

    中国科学家发现宇宙考古学中的重大异常!

    127亿年前发现了一个巨大的原始星系团,《自然—天文》发表了一篇论文

    在到达地球之前,这束光传播了127亿年。漫长的旅程,加上宇宙的膨胀和伸展,使它的能量变得微弱而暗淡。

    与此同时,地球,智利坎帕纳天文台。麦哲伦天文望远镜努力进行星系光谱测量。科学家们正在使用这种设备建立一个高红移星系的数据库,以解决宇宙进化的神秘问题。

    偶然,这微弱的光碰到了望远镜分光计上的探测器。一个明显而明确的峰出现在北京大学天文学家蒋华林面前。

    北京大学科学研究所的蒋华林和他的团队发现,光来自一个巨大的原始星系团,它最终将演化成一个质量约为太阳3600万亿倍的星系团。北京时间2018年10月15日晚上11点,这一发现在《自然—天文》杂志上在线发表。

    艺术想象:127亿光年之外,巨大的原始星系团

    在寻找宇宙的“婴儿期”时看起来像。蒋华林的工作有点类似于“宇宙考古学”寻找宇宙中最遥远的星系,探索宇宙的“童年”。

    像所有生物一样,宇宙曾经是一个“婴儿”。科学家们一直认为宇宙是由大约137亿年前的一次大爆炸形成的。

    大爆炸开始时,处于婴儿期的宇宙处于极高的温度和压力状态,只有光子、质子、中子和其他基本粒子。之后,宇宙慢慢冷却下来,花了几十万年才形成原子等基本物质结构。那时,宇宙是黑暗的,没有太阳,也没有星星。

    如果今天的宇宙是百岁老人,那么宇宙在7岁左右就发生了重大变化,也就是说,当宇宙“年轻到年轻”的时候在重力的作用下,宇宙的大规模结构开始形成,最原始的恒星、星系和黑洞出现了,宇宙被照亮了。

    蒋华林有趣的问题之一是宇宙是如何实现“从婴儿期到儿童期”的,包括“第一批天体是如何出现在宇宙中的”、“宇宙最原始的大规模结构是如何形成的”和“宇宙从黑暗到光明的转变是什么时候完成的”…

    这些问题的答案仍然不确定。原因是观测数据有限,统计口径不同。为了解决这些问题,我们必须依靠高探测望远镜来“挖出”100亿年前留下的更微弱的光,这远远超出了人类肉眼在当今明亮宇宙中的观察能力。

    2014年9月,江华林回到北京大学,在美国学习期间积累了观察经验和合作资源。次年,他和北京大学的科研团队,在科技部重点研发项目和中国国家自然科学基金等项目的帮助下,在智利麦哲伦天文望远镜的帮助下,开始了建立星系样本库的旅程。

    按照蒋华林的期望,这个样本库将为研究宇宙“从婴儿期到儿童期的崛起”的历史提供数据支持。样本库中的星系不仅来自宇宙“年轻到年轻”年龄的候选星系,还必须通过光谱来确认以测量与地球的精确距离。

    遇到了来自古代的光束

    2017年的一天,麦哲伦天文望远镜的探测器瞄准了一个不太大的天空区域(大约4平方度,大约5个满月大小),然后进一步观察“视线”,以便从当前的候选星团中筛选出限定词并确定它们的位置。

    之后,数据分析师意外地发现光谱图在红移5.7处有一个意外的峰值。

    “红移”是天文学家用来判断光线“跋涉”多远的工具。

    一般来说,当光第一次发射时,它具有更高的能量,在空间长时间的传输和伸展之后,能量减少。分光计可以分辨光的能量,判断光从开始到现在的时间和距离。红移越高,光源离地球越远。

    凝视着这座山峰,华林本能地想知道5.7光的红移是从哪里来的。

    “红移5.7”正好对应于127亿年前,当时宇宙距离大爆炸大约10亿年,宇宙处于“年轻到年轻”的年龄。“真巧!”江华林心里叹了口气。他们对“之后”的研究结果更加惊讶光来自一个巨大的原始星系团,或者星系团的巨大前身。

    通过天体物理学的理论分析和计算机数值模拟,科学研究小组发现这个巨大的原始星系团最终将“100%不可避免地”发展成为一个质量约为太阳3600万亿倍的星系团。

    早期宇宙中已知的最大质量初级星系团

    这可能是早期宇宙中已知的最大质量初级星系团,但同时,它也是一个异常现象。

    "它就像一个一线城市,星系密度非常高,几乎是同期其他地区星系密度的七倍。"江华林说,在早期宇宙中还没有发现这样大规模和高密度的结构。

    根据标准宇宙模型的预测,宇宙中大规模结构的形成类似滚雪球。小的结构融合形成更大的结构。换句话说,最大的结构往往是在宇宙演化的后期形成的,这样大的原始星系团不太可能存在于宇宙的青年时期。

    然而,新发现的巨大原始星系团出现在宇宙“年轻”的时代。"这表明宇宙很久以前就有一个大规模的结构。"江华林说道。

    这种异常曾引起评论家的关注。4月16日,《自然—天文》杂志在收到这篇文章后,组织了三位审稿人对其进行评论。

    三个月后,杂志副编辑马里奥斯卡鲁佐斯在给蒋华林的反馈中说:“三位评论家对你提供的数据和分析印象深刻,但他们也对结论的力度提出了一些担忧。”

    其中一位评论家说:“这些发现很有趣,但它们需要更有力的分析陈述。”

    在评估专家的建议下,科研人员对论文的研究方法和图表进行了修改和完善,最终得到了评估专家的认可,论文于9月4日正式接受。

    蒋华林表示,他的研究团队将利用多波段观测方法进一步研究原始星系团的内部结构。同时,他们也期待着将望远镜技术和数值模拟技术提升到一个更高的水平,以帮助他们通过更大规模的调查找到更多与此类似的原始星系团,提高人类对宇宙结构形成的认识。(结束)

    纸张信息:

    DOI: 10.1038/S-018-0587-9

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