本地星系帮助天文学家了解遥远的星系

为了更好地了解对最遥远星系的观测，一个国际天文学家团队建立了一个可以更详细地研究的局部星系样本。在一项新发表的研究中，他们展示了从星系逃逸的光量如何与其物理特性相关联。这一结果对我们如何解释早期宇宙中星系的观测具有重要意义。

研究早期宇宙中星系的最有用的方法之一是通过一种称为“莱曼阿尔法”的特殊类型的紫外线。这种光是从最热恒星周围的气体发出的，因此特别适合观察高度恒星形成的星系。

然而，与其他类型的光不同，确切的波长和行进方向取决于星系内外的许多物理过程。莱曼阿尔法光不仅直接传播到我们的望远镜，而且在银河系之外的复杂路径上。

在途中，它穿过不同物理条件的区域，这些区域不仅影响单个光粒子的路径，而且还改变它们的波长，甚至吸收未指定的光部分。

有些地区更热，有些地区尘土飞扬，有些地区有强烈的气体云流等。所有这些物理条件使得解释我们看到的莱曼阿尔法光变得非常困难。另一方面，如果解释正确，奖励是巨大的，正是因为我们可以了解银河系的物理学。

监视我们的邻居

遥远宇宙中的星系又暗又小，因此特别难以观测。因此，一个国际天文学家团队着手在我们当地社区建立一个星系的“参考”样本。虽然距离我们还有数亿光年，但它们已经足够近，可以在世界各地和太空中使用许多不同的望远镜进行非常详细的研究。

这个所谓的莱曼阿尔法参考样本(LARS)揭示了星系的许多有趣特性，这些特性在观测更遥远的星系时非常有用。在由斯德哥尔摩大学高级研究员Jens Melinder领导并发表在《天体物理学杂志增刊系列》上的最新研究中，天文学家推断出有多少莱曼α光逃逸了星系，以及该部分是否与星系的各种物理性质相关。

“通过新的观测，我们已经建立了莱曼阿尔法逃逸星系的程度与这些星系的几种物理特性之间的联系，”梅林德解释说。“例如，一个星系拥有的宇宙尘埃数量与它释放的莱曼量之间存在明显的相关性。这是意料之中的，因为灰尘会吸收光线，但现在我们已经量化了这种影响。

天文学家还发现了逃逸的光与银河系中所有恒星的总质量之间的联系，尽管不太明确。另一方面，其他特性，例如星系形成的新恒星的数量，似乎与逃离星系的莱曼阿尔法的数量无关。

另一个有趣的结果是，在莱曼α中观察到的星系看起来比其他波长的星系大得多。这种效应以前已经看到，符合理论预期。

“我们在星系的计算机模拟中看到了同样的效果，计算莱曼阿尔法如何在星际空间的气态云中传播，”宇宙黎明中心的Peter Laursen解释说，他也参与了这项研究。“这证实了我们对物理学有相当好的理论理解。

在观察遥远的星系时，这种效应很重要，因为来自星系郊区的光太微弱而无法被检测到，或者落在探测器之外。

这种效应的量化将有助于未来对最遥远、因此最早的星系的观测：

“这些结果将有助于解释哈勃和詹姆斯韦伯太空望远镜观测到的非常遥远但相似的星系的观测结果，”梅林德说。“了解这类星系的详细天体物理学对于发展第一个星系如何形成和演化的理论至关重要。