在低紅移宇宙中，有一類天體具有明亮發(fā)射線和致密形態(tài)，與遙遠(yuǎn)星系非常相像，被認(rèn)為是遙遠(yuǎn)星系的近域?qū)?yīng)體，這類天體又被稱為“綠豌豆”星系。
近期，中國科學(xué)院上海天文臺早期宇宙與高紅移星系團(tuán)組牽頭的國際合作科研團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了7例特殊的“綠豌豆”星系，它們是美國詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）發(fā)現(xiàn)的著名“小紅點”天體的低紅移對應(yīng)體。
據(jù)介紹，該特殊樣本有望揭示“小紅點”的物理本質(zhì)，進(jìn)一步限制黑洞早期演化模型。相關(guān)成果日前發(fā)表于《天體物理雜志快報》，并獲得美國天文學(xué)會下屬的AAS Nova網(wǎng)站的高亮報道。
宇宙“嬰兒照”里的“小紅點”
2021年底發(fā)射的美國詹姆斯-韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）能拍到宇宙剛誕生幾億年時的照片。根據(jù)宇宙學(xué)模型預(yù)測，宇宙現(xiàn)在的年齡是137億年，JWST即能拍到嬰兒時期宇宙的照片。
自2023年起，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)JWST拍到的宇宙“嬰兒照”里有一些奇怪的“小紅點”天體，它們形態(tài)極端致密，顏色發(fā)紅。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，這些“小紅點”天體光譜上有氫原子的寬線，能譜上有V型的結(jié)構(gòu)。
論文通訊作者、中國科學(xué)院上海天文臺研究員鄭振亞告訴《中國科學(xué)報》：“氫的寬線暗示天體中心可能藏著‘宇宙巨獸’——超大質(zhì)量黑洞，但其極端致密的形態(tài)和V型的能譜結(jié)構(gòu)又與常規(guī)的包括超大質(zhì)量黑洞的星系不一樣，這預(yù)示著早期宇宙里的黑洞可能會比我們預(yù)期更快的增長。”
隨后，關(guān)于“小紅點”天體的研究迅速成為天文領(lǐng)域熱點。
根據(jù)美國宇航局（NASA）旗下天文學(xué)研究工具——ADS天文數(shù)據(jù)庫的查詢結(jié)果顯示，在過去的一年中，有近100篇文章的摘要提及了“小紅點”天體。
發(fā)現(xiàn)了一類特殊天體
據(jù)悉，SDSS使用位于美國新墨西哥州阿帕奇山頂天文臺的2.5米口徑望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行紅移巡天，于2000年開始運行，已經(jīng)詳細(xì)繪制了全天四分之一星空的天圖。
2009年，在SDSS面向大眾開放的星系動物園項目中，公眾天文愛好者們發(fā)現(xiàn)了一類特殊天體——“綠豌豆”星系。
在SDSS進(jìn)一步光譜觀測中發(fā)現(xiàn)，這類天體主要是由年輕的、低質(zhì)量、低塵埃、形成效率高的恒星形成星系，有著超強(qiáng)的二次電離氧（OIII）的星際介質(zhì)發(fā)射線，主導(dǎo)了多色圖像里r波段（綠色顯示）的流量貢獻(xiàn)，且形態(tài)致密，看上去就像一顆顆綠色的豌豆。
隨后，天文學(xué)家們對這類“綠豌豆”星系越來越感興趣，因為它們的性質(zhì)和早期宇宙里的年輕星系的性質(zhì)非常相似。
JWST正式運行后釋放的首批光譜顯示，宇宙嬰兒時期星系的光譜和近鄰宇宙處“綠豌豆”星系的光譜高度相似。
找到“小紅點”的相似體
既然近鄰宇宙處“綠豌豆”星系和早期宇宙里的年輕星系非常相似，那么在近鄰宇宙里是否能發(fā)現(xiàn)早期宇宙“小紅點”天體的相似體？
自2018年起，利用國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施LAMOST，我國科學(xué)家構(gòu)建了一個世界最大的綠豌豆星系的光譜樣本，并開展了系統(tǒng)性研究工作，包括搜尋其中的雙活動星系核樣本、系統(tǒng)研究其X射線性質(zhì)，搜尋其中的中等質(zhì)量黑洞樣本，以及本次工作中搜尋及研究“小紅點”天體的相似樣本。
在前期的研究工作中，上海天文臺早期宇宙與高紅移星系團(tuán)組系統(tǒng)性在郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）和斯隆數(shù)字巡天（SDSS）光譜巡天數(shù)據(jù)里的低紅移綠豌豆星系樣本中，找到了一批黑洞候選體。
鄭振亞介紹，在本次工作中，研究人員對其中19例具有寬Hα譜線（氫的一條可見的紅色發(fā)射譜線）的綠豌豆星系樣本與“小紅點”天體進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)，其中有7例具有“小紅點”相似的性質(zhì)，包括致密形態(tài)、V型的紫外-可見光光譜和寬線特征，它們在紫外光度、黑洞吸積率、電離狀態(tài)、氣相金屬豐度等方面也與“小紅點”天體相似。
研究表明，這些天體即是“小紅點”的近域?qū)?yīng)體。“這個發(fā)現(xiàn)可能說明早期宇宙并不是唯一能制造‘小紅點’天體的地方，且黑洞可以在宇宙的不同時期‘爆發(fā)式生長’。”鄭振亞告訴《中國科學(xué)報》，“此外，近鄰宇宙更容易讓我們深入觀測研究這批‘小紅點’天體的相似樣本，進(jìn)而通過比較研究揭示‘小紅點’天體的本征物理性質(zhì)。”
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.3847/2041-8213/adaaf1
“綠豌豆”星系 受訪者供圖
本文鏈接：發(fā)現(xiàn)7例特殊的“綠豌豆”星系http://www.lensthegame.com/show-11-18249-0.html
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