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距地128億光年星系中發(fā)現(xiàn)水

2021-11-05 10:45 來源:環(huán)球網(wǎng) 閱讀數(shù):1351

科技日報北京11月4日電 (實習(xí)記者張佳欣)根據(jù)位于智利沙漠的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)最新觀測結(jié)果,美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校天文學(xué)家在距離地球近128.8億光年、早期宇宙中質(zhì)量最大的星系SPT0311-58中發(fā)現(xiàn)了水和一氧化碳。大量檢測到這兩種分子表明,在早期形成元素后不久,分子宇宙就變得強大了。這是迄今為止對早期宇宙中一個星系的分子氣體含量的最詳細研究,也是在常規(guī)恒星形成星系中對水分子的最遠探測。該研究發(fā)表在3日的《天體物理學(xué)雜志》上。

SPT0311-58實際上由兩個星系組成,于2017年首次被發(fā)現(xiàn),其形成時正值宇宙再電離時期。再電離時期發(fā)生在宇宙只有7.8億歲的時候,當時一批恒星和星系正在誕生(現(xiàn)今宇宙約140億歲)。科學(xué)家們認為,兩個星系可能正在合并,最終演化成目前已知的質(zhì)量最大的高紅移星系。與早期宇宙中的其他星系相比,它擁有更多的氣體和塵埃,讓人們有機會觀察豐富的分子,并更好地了解這些創(chuàng)造生命的元素如何影響早期宇宙的誕生、成長和演化。

“利用ALMA對統(tǒng)稱為SPT0311-58的星系中的分子氣體進行高分辨率觀測,我們在其中較大的星系中檢測到了水和一氧化碳分子?!币晾Z伊大學(xué)天文學(xué)家、新研究首席研究員斯里瓦尼·雅魯古拉說,“尤其是氧和碳,它們是第一代元素,在一氧化碳和水的分子形式中,它們對生命至關(guān)重要?!?/p>

尤其是水,是宇宙中第三豐富的分子,僅次于分子氫和一氧化碳。雅魯古拉稱,宇宙中的塵埃吸收了來自銀河系恒星的紫外線輻射,并以遠紅外光子的形式重新發(fā)射出去。這進一步刺激了水分子,產(chǎn)生了能夠觀察到的水的“發(fā)射”。這種相關(guān)性可用于開發(fā)水作為恒星形成的示蹤劑,并將其應(yīng)用于宇宙學(xué)尺度上的星系。

“早期星系形成恒星的速度是銀河系的幾千倍?!毖鹏敼爬f。研究這些早期星系的氣體和塵埃含量可讓我們了解它們的性質(zhì),比如有多少恒星正在形成,氣體轉(zhuǎn)化成恒星的速度,星系之間以及與星際介質(zhì)的相互作用等。

雅魯古拉表示,這項研究不僅有助于研究宇宙中水可能存在的位置和距離,還引發(fā)了一個大問題:宇宙中這么早就聚集了這么多氣體和塵埃,是如何形成恒星和星系的?想要得知答案,就需要對這些以及類似的恒星形成星系進行進一步研究,以更好地了解早期宇宙的結(jié)構(gòu)形成和演化。


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