中新網(wǎng)北京5月10日電 (記者 孫自法)42億年前的宇宙有什么？基于被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)最新超深場(chǎng)巡天數(shù)據(jù)，中外天文學(xué)家合作研究發(fā)現(xiàn)宇宙中迄今最遙遠(yuǎn)的中性氫(HI)星系，為42億年前宇宙存在更多大質(zhì)量中性氫星系提供了觀測(cè)證據(jù)。
“中國(guó)天眼”最新觀測(cè)發(fā)現(xiàn)一批最遙遠(yuǎn)中性氫星系樣本的重大天文學(xué)研究成果論文，由中國(guó)天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)并聯(lián)合澳大利亞、美國(guó)、俄羅斯等同行共同完成，北京時(shí)間5月10日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《天體物理通訊》在線發(fā)表。
本次研究圖示：黑色實(shí)線是FAST觀測(cè)的星系中性氫譜線，紅色實(shí)線為擬合線、藍(lán)色實(shí)線為光學(xué)光譜、紅色虛線為光學(xué)對(duì)應(yīng)體相對(duì)速度。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)/供圖論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)席宏偉博士介紹說(shuō)，氫是宇宙中最早形成的元素，通常以中性氫形式存在。中性氫也是星系中氣體循環(huán)的重要組成成分，為恒星形成區(qū)提供燃料，也是研究星系動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)重要探針。中性氫旋轉(zhuǎn)曲線提供了暗物質(zhì)存在的觀測(cè)證據(jù)，為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型的建立提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
論文共同通訊作者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)彭勃研究員主持的FAST超深場(chǎng)巡天(FAST Ultra-Deep Survey，F(xiàn)UDS)項(xiàng)目，充分發(fā)揮FAST高靈敏度以及19波束接收機(jī)大視場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，對(duì)遠(yuǎn)距離和暗弱中性氫星系開(kāi)展深度“盲尋”。
彭勃指出，在本項(xiàng)研究中，F(xiàn)AST超深場(chǎng)巡天發(fā)現(xiàn)6個(gè)距離約為50億光年的中性氫星系，這是迄今用21厘米發(fā)射線直接探測(cè)到的最遠(yuǎn)的中性氫星系樣本，其中一個(gè)星系具有迄今所知最大的中性氫質(zhì)量。FAST超深場(chǎng)巡天項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)估算樣本中大質(zhì)量中性氫星系的密度，發(fā)現(xiàn)42億年前的宇宙中，擁有更多大質(zhì)量中性氫星系。
本次研究圖示：FAST探測(cè)的星系中性氫柱密度疊加在DESI Legacy Survey的三色圖上，紅圈代表該紅移處FAST波束大小；右下角展示了放大的光學(xué)對(duì)應(yīng)體。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)/供圖隨后，合作團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過(guò)暗能量光譜巡天(DESI)譜線數(shù)據(jù)，并使用美國(guó)海爾(Hale)5米、凱克(Keck)10米和俄羅斯經(jīng)緯臺(tái)式(BTA)6米等光學(xué)望遠(yuǎn)鏡多波段觀測(cè)，成功找到該6個(gè)遠(yuǎn)距離中性氫星系的光學(xué)對(duì)應(yīng)體。這表明，在遠(yuǎn)距離星系探測(cè)上，F(xiàn)AST可提供探測(cè)遙遠(yuǎn)中性氫星系的新途徑。
本次研究圖示：紅移與回看時(shí)間和距離關(guān)系。不同數(shù)據(jù)點(diǎn)展示各巡天項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)的最高紅移星系處的回看時(shí)間和共動(dòng)距離。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)/供圖據(jù)了解，此前的研究中，澳大利亞帕克斯(Parkes)64米射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)南天6億光年內(nèi)星系進(jìn)行搜尋，探測(cè)到約5000個(gè)中性氫星系；美國(guó)阿雷西博(Arecibo)305米射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)北天8億光年內(nèi)進(jìn)行搜尋，探測(cè)到約3萬(wàn)個(gè)星系。都在近鄰宇宙的這些星系樣本首次給出中性氫星系質(zhì)量分布，天文學(xué)家們得以系統(tǒng)研究中性氫氣體與恒星質(zhì)量、恒星形成率的關(guān)系。(完)