太空探索：埋藏在塵埃中的星系進行“人口普查”！

圖1.該圖顯示了此次觀測得到的星系每個亮度的數密度（紅色方塊）。與過去的觀測結果（藍色方塊）相比，檢測到的星系大約是黑暗的十倍。該曲線顯示了星系形成理論的預測。圖片來源：ALMA（ESO / NAOJ / NRAO）/京都大學。

由博士後研究員Bunyo Hatsukade領導的一個研究小組和來自京都大學理學研究院的教授Kouji Ohta透露，大約80％來自宇宙的無法識別的毫米波信號實際上是從星系中發出的，基於ALMA（Atacama Large Millimeter /亞毫米波陣列）的觀察結果。ALMA的高分辨率和靈敏度使我們能夠精確定位那些富含細小固體顆粒（塵埃）的星系的位置。

通過ALMA望遠鏡，研究小組在Cetus星座的方向觀察了“斯巴魯/ XMM-牛頓深度測量場” ，併成功識別了15個以前未知的極星系。此外，他們還成功地測量了星系的數密度，其亮度比以前使用常規毫米儀器觀察到的低10倍。它們的密度與星系形成理論的預測很吻合。因此，研究人員認為，他們設法捕獲更像“正常”星系，這是迄今為止無法探測到的，而不是極其明亮的“亞毫米級夜光星系 ”。使用ALMA和斯巴魯望遠鏡，研究小組現在正在尋求揭示星系形成和演化的整體情況，同時對更暗的星系進行觀測。

研究背景

對遙遠星系的傳統研究主要是利用可見光和近紅外光進行的。然而，宇宙中的許多星系可能被忽略了，因為大部分輻射很大程度上被宇宙塵埃所吸收。這就是為什麼毫米波和亞毫米波觀測很重要的原因。被塵埃吸收的恆星光以毫米/亞毫米波的形式從塵埃中重新輻射。因此，即使用光學望遠鏡也無法觀測到的星系，可以使用這些波段檢測。此外，毫米/亞毫米波適用於觀測遙遠的星系。這是因為星系距離越遠，由於宇宙膨脹引起的光波長的移動，我們可以看到更明亮的光部分。這種效應被稱為“負K校正”，它補償了遙遠宇宙中的源暗淡。

在過去的觀察中，深度被塵埃覆蓋的巨大星系，每年有數百至數千顆恆星正在積極形成，已經被毫米/亞毫米波探測到。為了捕捉宇宙中星系的整體情況，觀察具有中等恆星形成活動的“一般星系”非常重要。然而，由於現有觀測儀器的低靈敏度，無法探測到微弱的星系。

用ALMA觀察

研究小組用ALMA望遠鏡觀察了一個名為“斯巴魯/ XMM-新城深度測量場”的場地，位於Cetus星座的方向。結果，他們成功地找到了15個極其黑暗的星系，直到現在還未被識別。“這要歸功於ALMA的高性能，這自豪地被認為是世界上最好的，這樣的觀察已經成為可能，”Hatsukade說。

通過ALMA觀測，該團隊成功地測量了到目前為止毫米波研究結果的星系數密度大約10倍。新的結果與星系形成理論的預測很吻合。這意味著，在這項研究中發現的星系是微弱但富含塵埃的星系，它們最有可能在類型上與之前未檢測到的正常星系相似。就此而言，Ohta教授評論說，“這是一大步為了獲得星系演化的全景，因為用ALMA探測到以毫米/亞毫米波和正常星系連接特別明亮的星系的物體。“

圖2.藝術家對觀察視野的說明。在每個特寫視圖中，左邊是光學（藍色）和傳統毫米/亞毫米（紅色）圖像的圖示，右邊是光學和ALMA圖像。現有的毫米/亞毫米望遠鏡由於分辨率低而無法識別發射源，但是，ALMA精確定位了發射輻射的星系。在光學觀察中未檢測到這些物體，這表明它們嚴重嵌入灰塵中。圖片來源：ALMA（ESO / NAOJ / NRAO）/京都大學。

此外，該團隊得出結論認為，毫米/亞毫米波段內宇宙背景輻射的大約80％是更像“正常星系”，就像ALMA這次探測到的那樣。過去的觀測顯示了宇宙發出的信號的總功率。毫米/亞毫米波段。但是，空間分辨率不足以識別所有信號的來源; 只有10-20％被確定。

要了解宇宙中星系的整體情況，需要更高的觀測靈敏度。在這項研究中，只使用了ALMA望遠鏡的一部分，即23~25個天線。隨著ALMA望遠鏡中天線數量的增加，其觀測能力也將提高。Hatsukade表達了他的希望，他說：“我想澄清星系演化的整體情況。因此，使用ALMA，我想觀察更暗的星系，並研究恆星形成活動和這些星系中的塵埃量。 “。Ohta教授還提到，“我們還計劃使用斯巴魯望遠鏡對可見光和紅外輻射進行徹底的觀察。這是為了探索由於吸光塵埃而使星系變得更暗的性質。暗星系，我們可能需要具有更大光聚集能力的三十米望遠鏡。“