一种独特的新仪器与强大的望远镜相结合，再加上大自然的一点帮助，使研究人员得以一窥年轻宇宙中心的银河育婴室。 大约 13,8 亿年前的大爆炸之后，早期宇宙充满了巨大的中性扩散气体云，称为衰变莱曼-α 系统，或 DLA。 这些 DLA 充当了银河托儿所，因为其中包含的气体慢慢凝结，为恒星和星系的形成提供了燃料。 即使在今天也可以观察到它们，但这并不容易。 “DLA 云是了解宇宙中星系如何形成的关键，但它们通常很难观察，因为云太分散并且本身不发光，”北卡罗来纳州物理学副教授 Rongmon Bordoloy 说。州立大学和作者研究。
目前，天体物理学家使用类星体——发光的超大质量黑洞——作为“背光源”来探测 DLA 云。 虽然这种方法允许研究人员精确定位 DLA 的位置，但类星体发出的光在巨大的星云中起到了微小的作用，使测量它们的整体大小和质量的尝试变得复杂。
密歇根大学天文台首席科学家 Ale Bordoloy 和 John O'Meara。 夏威夷卡缪尔的 Keka 通过使用引力透镜星系和积分场光谱来观察大约 11 亿年前大爆炸后不久形成的两个 DLA 和它们内部的星系，找到了解决这个问题的方法。
“引力透镜星系是看起来细长而明亮的星系，”Bordoloy 说。 “这是因为在星系前面有一个引力巨大的结构，当它向我们移动时，它会扭曲来自它的光。 因此，我们看到的是该物体的放大版本——这就像使用放大的太空望远镜，让我们看到更清晰的画面。”
这样做的好处是双重的：首先，背景物体被天空拉长且明亮，因此很容易从物体的不同部分捕获光谱读数。 其次，因为透镜放大了物体，所以可以检查非常小的部分。 例如，如果一个物体的直径为一光年，我们就可以非常精确地研究小块。
光谱读数使天体物理学家能够“看到”肉眼看不见的深空元素，例如弥散的气态 DLA 和其中潜在的星系。 通常，收集证据是一个漫长而艰苦的过程。 但是科学家们通过使用 Keck Cosmic Web Imager 进行积分光谱学解决了这个问题。
积分场光谱学使研究人员能够获得其瞄准的天空区域中每个像素的光谱，从而使天空中扩展物体的光谱学非常有效。 这项创新与细长且明亮的引力透镜星系相结合，使团队能够高精度地绘制 DLA 在天空中扩散的气体。 通过这种方法，研究人员不仅可以确定两个 DLA 的大小，还可以确定它们包含宿主星系。
“我几乎在整个职业生涯中都在等待这种结合：一台足够强大的望远镜和仪器，大自然给了我们一点运气，让我们能够以一种新的方式研究两个 DLA，而不是一个，”科学家们说。 “很高兴看到科学付诸实践。”
顺便说一下，DLA 很大。 它们的直径超过 17,4 千秒差距，是现代银河系大小的三分之二以上。 相比之下，13 亿年前，典型星系的直径小于 5 千秒差距。 3,26 秒差距为 1000 光年，56 千秒差距为 723 秒差距，因此光穿过每个 DLA 大约需要 年。
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