據(jù)《天體物理學(xué)雜志》近日發(fā)表的一項(xiàng)研究,，一個(gè)國際天文學(xué)團(tuán)隊(duì)觀測到了可能是迄今最遙遠(yuǎn)的星系,，并命名為“HD1”,。觀測信號來自135億光年之外,，這意味著HD1誕生于宇宙大爆炸后約3億年,，是首批形成的星系,。如果被證實(shí)，它將創(chuàng)造一個(gè)遙遠(yuǎn)星系的新紀(jì)錄。

  仰望星河,，我們在地球上肉眼看到的絕大部分星星都來自銀河系,。而對于浩瀚的宇宙來說，像銀河系這樣的星系至少有數(shù)千億個(gè),。光線傳播需要時(shí)間,，來自越遙遠(yuǎn)星系的信號，產(chǎn)生的時(shí)期越早,。研究遙遠(yuǎn)的星系就像觀測者穿越到古代,，去觀看一場歷史的現(xiàn)場直播，吸引著天文學(xué)家孜孜以求,。

  現(xiàn)代天文學(xué)認(rèn)為,，宇宙始于約138億年前的大爆炸，在那之后約38萬年,，膨脹的宇宙逐漸從高溫致密的狀態(tài)冷卻下來,，中性原子開始形成。這些原子氣體進(jìn)一步冷卻,，并在引力作用下聚集成團(tuán),，慢慢形成第一代恒星和第一代星系，逐步演化至今,。但天文學(xué)家還不確定的是,，第一代天體具體形成的時(shí)間、物理性質(zhì),、演化過程,，以及對宇宙整體演化的影響等。通過搜尋越來越遙遠(yuǎn)的星系,，天文學(xué)家獲得了更多線索,。在HD1被發(fā)現(xiàn)之前，最遙遠(yuǎn)星系的紀(jì)錄由2016年發(fā)現(xiàn)的星系GN—z11保持,，其信號來自宇宙大爆炸后約4億年,。

  這些遙遠(yuǎn)的星系是如何被發(fā)現(xiàn)的？由于宇宙在膨脹,，離地球越遠(yuǎn)的星系相對地球而言退行速度就越快,，導(dǎo)致其輻射的光被觀測到時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的紅移，即波長會(huì)比原本更長,。紅移為1代表著波長變長1倍,，紅移越大表示距離越遠(yuǎn)。天文學(xué)家可依此計(jì)算出星系的距離,，以及觀測信號產(chǎn)生時(shí)宇宙所處的年齡,。

  而要精確確定一個(gè)星系的紅移,，天文學(xué)家需要獲得該星系的光譜，然后通過測量光譜線波長的移動(dòng)得出結(jié)果,。原理不難理解,，困難來自觀測。通常,，越遙遠(yuǎn)的星系越暗弱,，需要用大口徑望遠(yuǎn)鏡等尖端觀測設(shè)備長時(shí)間探測才可能發(fā)現(xiàn)。然而天空中暗弱的天體數(shù)目太多,，像人口普查一樣對每個(gè)暗弱天體拍光譜往往是不可能的，因此必須有效縮小探測范圍,。

  好在對天空拍照的成本比拍光譜要低得多,，觀測者可以事先對特定天空長時(shí)間曝光拍照，從圖像中遴選出特定目標(biāo),，然后再用望遠(yuǎn)鏡資源對其進(jìn)行光譜觀測,。一個(gè)最常用的辦法是搜尋那些只在長波圖像有信號的源，因?yàn)樵礁呒t移的星系,，其信號在越長的波長處才能探測到,。HD1就是這樣脫穎而出的“候選者”：據(jù)介紹，HD1是從昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡,、英國紅外望遠(yuǎn)鏡,、維斯塔天文望遠(yuǎn)鏡和斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡等觀測的約70萬個(gè)天體中選出。隨后,，觀測者用位于智利的ALMA毫米波望遠(yuǎn)鏡對HD1“聚焦”,，探測到了一個(gè)可能的譜線，紅移值為13.27,。

  需要強(qiáng)調(diào)的是,，HD1的紅移和距離仍有待進(jìn)一步觀測證實(shí)。2021年底發(fā)射的韋伯太空望遠(yuǎn)鏡因在紅外波段超高的靈敏度,，將推動(dòng)這一領(lǐng)域的革命性進(jìn)步,，可以拭目以待。

  “天高地迥,，覺宇宙之無窮,。”對于宇宙邊界的好奇和追問古來有之,。如今,，科學(xué)理論的進(jìn)步打開了更多觀察宇宙的視角，先進(jìn)的觀測設(shè)備將人類的視界延伸至更遠(yuǎn),，正帶我們不斷接近這一問題的答案,。

  （作者為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文學(xué)系教授）《 人民日報(bào) 》（ 2022年06月10日 16 版）

編輯：月兒