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歐幾里德望遠鏡對英仙座星團展開深入探索

歐幾里德望遠鏡對英仙座星團展開深入探索

2023-11-08 Comments 0 Comment

歐幾里德拍攝的英仙座星團和無數遙遠星系的突破性影像,為我們提供了關於暗物質對宇宙結構的影響以及暗能量之謎的新見解。歐幾裡得這張令人難以置信的快照是天文學的一次革命。影像顯示了屬於英仙座星系團的1000 個星系,以及背景中更遠處的另外10 多萬個星系,每個星係都包含多達數千億顆恆星。

Euclid-Perseus-Cluster-of-Galaxies.webp

歐幾里德太空望遠鏡對英仙座星團和遙遠星系的快照揭示了暗物質在宇宙中的作用。這使得天文學家能夠研究宇宙網,探測難以捉摸的矮星系,分析弱透鏡效應,進而推進我們對暗物質和暗能量的理解。圖片來源:ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 圖片處理:J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO

這些暗星系中有許多是以前從未見過的。其中有些星系離我們非常遙遠,它們的光線要經過100 億年的時間才能到達我們這裡。透過繪製這些星系的分佈圖和形狀圖,宇宙學家將能夠發現更多關於暗物質如何塑造了我們今天所看到的宇宙的資訊。

這是我們第一次透過如此大的圖像如此詳細地捕捉到如此多的英仙座星系。英仙座是宇宙中已知的最龐大的結構之一,距離地球”僅”2.4 億光年,包含數千個星系,沉浸在巨大的熱氣雲中。天文學家證明,只有當宇宙中存在暗物質時,才可能形成像英仙座這樣的星系團。

暗物質與宇宙網

法國巴黎薩克雷歐洲核子研究中心(CEA Paris-Saclay)的歐幾里德聯盟科學家讓-查爾斯-奎蘭德(Jean-Charles Cuillandre)解釋說:”如果沒有暗物質,星係就會均勻地分佈在整個宇宙中。”

引力導致暗物質形成絲狀結構,通常被稱為宇宙網。暗物質絲狀結構之間的交叉點會使星系緊密相連,形成星系團。宇宙網遍佈整個宇宙,在英仙座之外,遠在1,200 萬光年之外也能看到類似的結構。

Euclid-Perseus-Zoom-1.webp

這是從歐幾里德望遠鏡拍攝的英仙座星團全貌中截取的部分,是VIS 儀器的高解析度。這樣做的實際原因是為了將全圖的格式限制在方便下載的大小。切面圖充分展現了歐幾里德的強大功能,即透過一次指向就能獲得大面積天空的極其清晰的影像。雖然這張影像只代表了整個彩色視圖的一小部分,但整個區域的影像品質與這裡顯示的相同。圖片來源:ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 圖片處理:J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO

Euclid-Perseus-Zoom-2.webp

這個星系團中的許多星系已經為人所知,但讓-查爾斯和他的同事們對那些在其他望遠鏡的圖像中看不到的微小星系很感興趣。

“我們想看看那些極其微弱的小星系,它們被稱為矮星系。它們主要由在紅外光下閃閃發光的老恆星組成。根據宇宙學模擬,宇宙中的矮星系應該比我們目前發現的要多得多。如果矮星系的數量真的如預測的那麼多,那麼有了歐幾裡得,我們就能看到它們了”。

天文學家也想研究星團內和背景中這些暗星系的形狀,因為它們明顯的扭曲會告訴我們暗物質在星團內和整個宇宙中的分佈。這種效應稱為弱透鏡效應。

在這張影像中,我們可以看到英仙座星團以外的10 萬多個星系,其中5 萬多個星係可以用來研究弱透鏡效應。歐幾里德望遠鏡的整個巡天觀測範圍將比這張影像大3 萬倍,因此將有數十億個星係被觀測到。

星團內光線及其影響

歐幾裡得繪製的英仙座影像的另一個重要特徵是星團核心星系之間的微弱光線。這種光是由自由漂浮的恆星造成的,是星系之間相互作用的結果。透過研究這種星系團內部的光線,科學家可以追溯星系團的歷史。它還能顯示暗物質是如何分佈的。

歐幾裡得號將觀測眾多像英仙座這樣的星系團,它們都分佈在暗物質的宇宙網絡中,從而提供了宇宙中暗物質分佈的三維視野。銀河系在宇宙時間中的分佈圖也能讓我們了解加速宇宙膨脹的暗能量。

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