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          哈勃七大科學發現:宇宙的年齡之謎

           更新時間:2013-05-01 17:40

          (一):星系的形成與演化

           

          哈勃七大科學發現:宇宙的年齡之謎

             “哈勃”超深場照片,顯示的是天爐座的一小部分天區,拍攝于2003年9月24日至2004年1月16日,累計曝光時間11.3天,是迄今人類獲得的最深遠的宇宙影像。照片中顯示的是130多億年前的宇宙,其中有近10000個星系,年齡在4~8億年間。

             星系是構成茫茫宇宙的基石,它們的形成與演化,是探索宇宙之謎的過程中不可回避的重大問題,也是“哈勃”的首要任務之一。在其他天文臺的共同協作之下,“哈勃”已經對天空中的幾塊小片區域哈勃深場(Hubble Deep Fields)、哈勃超深場(Hubble Ultra Deep Field)和大天文臺宇宙起源深空巡天(Great Observatories Origins Deep Survey)進行了長時間的曝光,第一次將最遙遠因而也最古老的星系帶到了我們眼前。這些超精細的圖片揭示出了早期宇宙的細節。當時宇宙的年齡僅有幾億年,大約是現在宇宙年齡的5%。與現在的星系相比,那時的星系尺寸較小,形狀更不規則。由此可見,今天的星系是由較小的星系聚集而成,而不是恰好相反,由較大的星系分裂而來,“哈勃”所拍攝的照片成為建立現代星系形成模型的關鍵。

             除了研究遙遠的年輕星系以外,“哈勃”還研究了星系形成過程中遺留下來的蛛絲馬跡。在“哈勃”的高分辨銳眼下,遙遠星系中的單個恒星被分解出來,它們的顏色和亮度包含了其年齡和化學組成的信息,使得天文學家可以推測出星系中的恒星形成歷史。天文學家認為,較大的星系,例如銀河系和仙女座大星系(Andromeda),是通過吞并較小的星系成長起來的。2003年5月7日,“哈勃”對仙女座大星系外圍的星系暈(星系暈是包裹在主星系盤周圍的稀薄的球狀結構,由恒星和星團構成)中的恒星的觀測表明,其中恒星的年齡千差萬別:最古老的有110億年到135億年,最年輕的只有60億年到80億年。相比之下,年輕的恒星就像是老人院里的小孩,它們一定是從其他地方游蕩過來的:可能來源于一些更為年輕的星系(例如后來被吞并的衛星星系),也可能來自仙女座大星系本身一些比較年輕的區域。而與此相反,我們銀河系的恒星暈并沒有包含大量相對年輕的恒星。因此,盡管仙女座大星系和銀河系外形相似,但哈勃的數據暗示,這兩個星系的成長史迥然不同。這一發現大大加深了我們對星系形成的理解。

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