科學家觀測到110億光年外最遙遠超新星爆發(圖)


 

天文學家用新技術觀測到最遙遠超新星,將為揭開大爆炸後宇宙初期星系形成之謎提供線索。




超新星近距離示意圖

據媒體報導,天文學家通過一項新技術觀測到已知宇宙中最遙遠的超新星爆發,距地球大約有110億光年。這一發現將為揭開大爆炸後宇宙初期星系形成之謎提供線索。

宇宙的年齡約為137億年,而這兩個年齡約110億年的超新星所在的星系應該是宇宙大爆炸後最早形成的眾多星系中的一個。這兩個最新發現的超新星屬於 IIn型,此前已知最遙遠的IIn型超新星距地球60億光年,而此前發現的最遙遠超新星距地球90億光年。天文學家把超新星按它們光譜上的不同元素的吸收線來分成數個類型,如沒有氫吸收線的I型,沒有氫、氦吸收線,有硅吸收線的Ia型等等。天文家集中加拿大-法國-夏威夷聯合望遠鏡在過去四年的觀測數據,創新出一種新技術,從而發現了這兩顆最遙遠的超新星遺蹟,這也標誌著天文觀測能力的巨大進步。科學家把他們的新觀測方法詳細情況發表在自然雜誌上。

美國加州大學的天文學家傑夫-庫克教授是領導這項研究的首席科研人員,他說:"宇宙年齡大約為137億年,因此我們正在觀測最早形成的一些天體。"

天文學家通常通過對太空同一區域不同時間拍攝的照片進行比對來找尋超新星。然而在遙遠的星系,即使是最大的超新星都因光線過於微弱而難以通過這種方法觀測。因此天文學家的視野被限制在銀河系及鄰近的星系來找尋超新星。這項新技術通過把許多個夜晚中所拍攝下同一區域的太空圖片進行均化,可以明顯地提高圖片的解析度和清晰度。研究人員把從2003年到2007年之間8個連續"6個月時間段"內所捕獲的數據整理出一幅幅圖片,每幅圖片的形成大約需要130個夜晚的觀測數據。

庫克教授介紹說,"如果你把所有這些圖片堆疊在一起,這樣你就可以看得更深遠,甚至可以看到更為模糊的天體。這道理有點像攝影技術中長時間按快門的原理。長時間曝光,當然可以捕獲更多的光線。"在2005年秋天那個時間段的一幅圖片中,天空中兩個不同的位置都出現了光猝發現象,這就表明有超新星的存在。

此前,這種長期均化方法並不可行,因為天空中有許多區域都沒有經過持續的觀測,因此也沒有足夠詳細的數據記錄。此前天文學家們研究的天空區域僅為月亮的4倍大小,在該區域中經過四年的觀測也僅僅發現2顆久遠超新星。研究人員認為,只要有更多的數據圖片,利用這項技術就可以發現更多更古老的恆星。負責該項研究的英國牛冿大學天文學家馬克-蘇利文博士表示,"該技術可以把我們帶回到120億年前。"

超新星爆發其實就是一顆大質量恆星的"暴死"。對於大質量的恆星,如質量相當於太陽質量的8~20倍的恆星,由於質量的巨大,在它們演化的後期,星核和星殼徹底分離的時候,往往要伴隨著一次超級規模的大爆炸。這種爆炸就是超新星爆發。

超新星作為許多種恆星生命的最後歸宿,可用於檢驗恆星演化理論。通常認為,最早的超新星爆炸所釋放出來的氣體在宇宙中與其他物質結合最終又會形成新的恆星和星系,如銀河系。通過對早期超新星光線的分析,天文學家可以測定那些氣體的化學成份。然後再把這些分析結果與現代星系的化學組成進行對比,天文學家就可以測量銀河系等星系的年齡。最遙遠超新星的發現無疑會為天文學家研究宇宙初期星系的起源提供新線索。


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