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？基于被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)最新超深場巡天數(shù)據(jù)，中外天文學家合作研究發(fā)現(xiàn)宇宙中迄今最遙遠的中性氫(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證據(jù)。
“中國天眼”最新觀測發(fā)現(xiàn)一批最遙遠中性氫星系樣本的重大天文學研究成果論文，由中國天文學家領導并聯(lián)合澳大利亞、美國、俄羅斯等同行共同完成，北京時間5月10日在國際學術期刊《天體物理通訊》在線發(fā)表。
本次研究圖示：黑色實線是FAST觀測的星系中性氫譜線，紅色實線為擬合線、藍色實線為光學光譜、紅色虛線為光學對應體相對速度。中國科學院國家天文臺/供圖論文第一作者、中國科學院國家天文臺席宏偉博士介紹說，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，也是研究星系動力學結(jié)構重要探針。中性氫旋轉(zhuǎn)曲線提供了暗物質(zhì)存在的觀測證據(jù)，為標準宇宙模型的建立提供了堅實基礎。
論文共同通訊作者、中國科學院國家天文臺彭勃研究員主持的FAST超深場巡天(FAST Ultra-Deep Survey，F(xiàn)UDS)項目，充分發(fā)揮FAST高靈敏度以及19波束接收機大視場優(yōu)勢，對遠距離和暗弱中性氫星系開展深度“盲尋”。
彭勃指出，在本項研究中，F(xiàn)AST超深場巡天發(fā)現(xiàn)6個距離約為50億光年的中性氫星系，這是迄今用21厘米發(fā)射線直接探測到的最遠的中性氫星系樣本，其中一個星系具有迄今所知最大的中性氫質(zhì)量。FAST超深場巡天項目團隊通過估算樣本中大質(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��；右下角展示了放大的光學對應體。中國科學院國家天文臺/供圖隨后，合作團隊進一步通過暗能量光譜巡天(DESI)譜線數(shù)據(jù)，并使用美國海爾(Hale)5米、凱克(Keck)10米和俄羅斯經(jīng)緯臺式(BTA)6米等光學望遠鏡多波段觀測，成功找到該6個遠距離中性氫星系的光學對應體。這表明，在遠距離星系探測上，F(xiàn)AST可提供探測遙遠中性氫星系的新途徑。
本次研究圖示：紅移與回看時間和距離關系。不同數(shù)據(jù)點展示各巡天項目發(fā)現(xiàn)的最高紅移星系處的回看時間和共動距離。中國科學院國家天文臺/供圖據(jù)了解，此前的研究中，澳大利亞帕克斯(Parkes)64米射電望遠鏡對南天6億光年內(nèi)星系進行搜尋，探測到約5000個中性氫星系；美國阿雷西博(Arecibo)305米射電望遠鏡對北天8億光年內(nèi)進行搜尋，探測到約3萬個星系。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、恒星形成率的關系。(完)