太空探索：埋藏在尘埃中的星系进行“人口普查”！

图1.该图显示了此次观测得到的星系每个亮度的数密度（红色方块）。与过去的观测结果（蓝色方块）相比，检测到的星系大约是黑暗的十倍。该曲线显示了星系形成理论的预测。图片来源：ALMA（ESO / NAOJ / NRAO）/京都大学。

由博士后研究员Bunyo Hatsukade领导的一个研究小组和来自京都大学理学研究院的教授Kouji Ohta透露，大约80％来自宇宙的无法识别的毫米波信号实际上是从星系中发出的，基于ALMA（Atacama Large Millimeter /亚毫米波阵列）的观察结果。ALMA的高分辨率和灵敏度使我们能够精确定位那些富含细小固体颗粒（尘埃）的星系的位置。

通过ALMA望远镜，研究小组在Cetus星座的方向观察了“斯巴鲁/ XMM-牛顿深度测量场” ，并成功识别了15个以前未知的极星系。此外，他们还成功地测量了星系的数密度，其亮度比以前使用常规毫米仪器观察到的低10倍。它们的密度与星系形成理论的预测很吻合。因此，研究人员认为，他们设法捕获更像“正常”星系，这是迄今为止无法探测到的，而不是极其明亮的“亚毫米级夜光星系 ”。使用ALMA和斯巴鲁望远镜，研究小组现在正在寻求揭示星系形成和演化的整体情况，同时对更暗的星系进行观测。

研究背景

对遥远星系的传统研究主要是利用可见光和近红外光进行的。然而，宇宙中的许多星系可能被忽略了，因为大部分辐射很大程度上被宇宙尘埃所吸收。这就是为什么毫米波和亚毫米波观测很重要的原因。被尘埃吸收的恒星光以毫米/亚毫米波的形式从尘埃中重新辐射。因此，即使用光学望远镜也无法观测到的星系，可以使用这些波段检测。此外，毫米/亚毫米波适用于观测遥远的星系。这是因为星系距离越远，由于宇宙膨胀引起的光波长的移动，我们可以看到更明亮的光部分。这种效应被称为“负K校正”，它补偿了遥远宇宙中的源暗淡。

在过去的观察中，深度被尘埃覆盖的巨大星系，每年有数百至数千颗恒星正在积极形成，已经被毫米/亚毫米波探测到。为了捕捉宇宙中星系的整体情况，观察具有中等恒星形成活动的“一般星系”非常重要。然而，由于现有观测仪器的低灵敏度，无法探测到微弱的星系。

用ALMA观察

研究小组用ALMA望远镜观察了一个名为“斯巴鲁/ XMM-新城深度测量场”的场地，位于Cetus星座的方向。结果，他们成功地找到了15个极其黑暗的星系，直到现在还未被识别。“这要归功于ALMA的高性能，这自豪地被认为是世界上最好的，这样的观察已经成为可能，”Hatsukade说。

通过ALMA观测，该团队成功地测量了到目前为止毫米波研究结果的星系数密度大约10倍。新的结果与星系形成理论的预测很吻合。这意味着，在这项研究中发现的星系是微弱但富含尘埃的星系，它们最有可能在类型上与之前未检测到的正常星系相似。就此而言，Ohta教授评论说，“这是一大步为了获得星系演化的全景，因为用ALMA探测到以毫米/亚毫米波和正常星系连接特别明亮的星系的物体。“

图2.艺术家对观察视野的说明。在每个特写视图中，左边是光学（蓝色）和传统毫米/亚毫米（红色）图像的图示，右边是光学和ALMA图像。现有的毫米/亚毫米望远镜由于分辨率低而无法识别发射源，但是，ALMA精确定位了发射辐射的星系。在光学观察中未检测到这些物体，这表明它们严重嵌入灰尘中。图片来源：ALMA（ESO / NAOJ / NRAO）/京都大学。

此外，该团队得出结论认为，毫米/亚毫米波段内宇宙背景辐射的大约80％是更像“正常星系”，就像ALMA这次探测到的那样。过去的观测显示了宇宙发出的信号的总功率。毫米/亚毫米波段。但是，空间分辨率不足以识别所有信号的来源; 只有10-20％被确定。

要了解宇宙中星系的整体情况，需要更高的观测灵敏度。在这项研究中，只使用了ALMA望远镜的一部分，即23~25个天线。随着ALMA望远镜中天线数量的增加，其观测能力也将提高。Hatsukade表达了他的希望，他说：“我想澄清星系演化的整体情况。因此，使用ALMA，我想观察更暗的星系，并研究恒星形成活动和这些星系中的尘埃量。 “。Ohta教授还提到，“我们还计划使用斯巴鲁望远镜对可见光和红外辐射进行彻底的观察。这是为了探索由于吸光尘埃而使星系变得更暗的性质。暗星系，我们可能需要具有更大光聚集能力的三十米望远镜。“