遥远的银河样星系揭示的宇宙恒星形成历史

观察结果的合成视图，显示了南非卡鲁半沙漠中成千上万个射电星系和MeerKAT射电望远镜阵列。最亮的地方是由超大质量黑洞驱动的发光射电星系。数不清的微弱点是遥远的星系，就像我们自己的银河系一样，太微弱了，以至于在此之前都未被发现。因为无线电波以光速传播，所以此图像是一台时间机器，用于采样宇宙的恒星形成历史。

看看这张覆盖有点的新无线电图像，每个点都是一个遥远的星系！最亮的地方是由超大质量黑洞驱动的星系，并在无线电波中发出明亮的光芒。但是，使这张图片与众不同的是弥漫在天空中的众多模糊点。这些像我们一样的遥远星系，以前从未在无线电波中被观测到过。

要了解宇宙的恒星形成历史，我们需要回顾过去。在过去的130亿年中，整个宇宙的星系一直在形成恒星。但是大多数恒星诞生于8至110亿年前的一个“宇宙正午”时代。

研究来自这个时代的微弱光线对天文学家来说是一个挑战。光学望远镜可以看到非常遥远的星系，但是新星很大程度上隐藏在尘土飞扬的气体云中。射电望远镜可以穿透尘埃并观察稀有的明亮星暴星系，但是直到现在，它还不够灵敏，无法探测到遥远的类似银河系的星系，这些信号是宇宙中大多数恒星形成的原因。

一个使用南非射电天文台（SARAO）MeerKAT望远镜的国际天文学家团队最近使第一个射电观测足够灵敏，可以揭示这些星系。南非开普敦SARAO的汤姆·毛赫（Tom Mauch）表示：“为了制作这张照片，我们选择了南部天空中不包含强光源的区域，该区域的强光可能会使敏感的观测蒙蔽。”在《天体物理学杂志》上发表。

在这张由南非MeerKAT射电望远镜阵列制作的覆盖南天极附近的正方形天空中的无线电图像中，可以看到成千上万个星系。最亮的地方是由超大质量黑洞驱动的发光射电星系。数不清的微弱点是遥远的星系，就像我们自己的银河系一样，太微弱了，以至于在此之前尚未被发现，这揭示了宇宙的恒星形成历史。大多数星系在望远镜最敏感的图像中央部分可见。

该团队使用了64个MeerKAT餐具，共观察了130小时。生成的图像显示了一个天空区域，该区域在面积上可与五个满月相媲美，其中包含成千上万个星系。

“由于无线电波以光速传播，因此这张图像是一台时间机器，可以对数十亿年以来这些遥远星系中恒星的形成进行采样，”弗吉尼亚夏洛茨维尔国家射电天文台（NRAO）的合著者詹姆斯·康登解释说。“因为只有不到3000万年历史的短寿命恒星发出无线电波，所以我们知道该图像并未受到旧恒星的污染。因此，我们从每个星系看到的无线电光与该时刻的恒星形成率成正比。”

天文学家想利用这张图像来了解更多有关整个宇宙中恒星形成的信息。弗吉尼亚大学（University of Virginia）研究生和NRAO的Grote Reber博士生Allison Matthews说：“这些初步结果表明，宇宙正午时的恒星形成率甚至比最初预期的还要高。”“以前的图像只能检测到冰山的一角，这是稀有的发光星系，仅产生了宇宙中一小部分恒星。我们现在看到的是完整的图片：这些微弱的点是构成宇宙中大多数恒星的星系。”

“仅在过去几年中，技术发展到我们可以制造像南非的MeerKAT这样的宏伟的望远镜，并具有计算能力来创建像这样的图像，并真正了解了宇宙如何成为现实。 ”，NRAO天文学家William Cotton补充说。“下一代仪器，平方公里阵列和下一代超大型阵列应该会更加壮观。”

参考：T. Mauch，WD Cotton，JJ Condon，AM Matthews，TD Abbott，RM Adam，MA Aldera，KMB Asad，EF Bauermeister，TGH Bennett，H。Bester，DH Botha，LRS Brederode的“ 1.28 GHz MeerKAT DEEP2图像”， ZB Brits，SJ Buchner，JP Burger，F.Camilo，JM Chalmers，T.Cheetham，D.de Villiers，MS de Villiers，MA Dikgale-Mahlakoana，LJ du Toit，SWP Esterhuyse，G.Fadana，BL Fanaroff，S。 Fataar，S。February，BS Frank，RRG Gamatham，M。Geyer，S。Goedhart，S。Gounden，SC Gumede，I。Heywood，MJ Hlakola，JMG Horrell，B。Hugo，AR Isaacson，GIGJózsa，JL Jonas， RPM Julie，FB Kapp，VA Kasper，JS Kenyon，PPAKotzé，N.Kriek，H.Kriel，TW Kusel，R.Lehmensiek，A.Loots，RT Lord，BM Lunsky，K.Madisa，LG Magnus，JPL Main， JA Malan，JR Manley，SJ Marais，A.Martens，B.Merry，R.Millenaar，N.Mnyandu，IPT Moeng，OJ Mokone，TE Monama，MC Mphego，WS New，B.Ngce betsha，KJ Ngoasheng，MTO Ockards，N.Oozeer，AJ Otto，AA Patel，A.Peens-Hough，SJ Perkins，AJT Ramaila，ZR Ramudzuli，R.Renil，LL Richter，A.Robyntjies，S.Salie，CTG Schollar ，LC Schwardt，M.Serylak，R.Siebrits，SK Sirothia，OM Smirnov，L.Sofeya，G.Stone，B.Taljaard，C.Tasse，IP Theron，AJ Tiplady，O.Toruvanda，SN Twum，TJ van Balla ，A.van der Byl，C.van der Merwe，V.Van Tonder，BH Wallace，MG Welz，LP Williams和B.Xaia，2019年12月12日，银河系天体物理学.arXiv：
1912.06212

国家射电天文台是美国国家自然科学基金会的机构，由美国联合大学（Associated University，Inc.）共同合作经营。