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距地128億光年星系中發(fā)現水 早期宇宙中質(zhì)量最大的星系

2021-11-05  來(lái)源:天氣網(wǎng)  【字體:  

天氣網(wǎng)訊,近日,阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列有了新的發(fā)現,即在距地128億光年星系,也是早期宇宙中質(zhì)量最大的星系中發(fā)現水。除了水,還有發(fā)現了一氧化碳。這個(gè)發(fā)現,將對人類(lèi)對宇宙研究有著(zhù)重大的意義。那么,這座星系長(cháng)什么樣呢?下面我們一起來(lái)看看。

距地128億光年星系中發(fā)現水

距地128億光年星系中發(fā)現水 早期宇宙中質(zhì)量最大的星系

距地128億光年星系

根據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(guān)測結果,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(gè)星系的分子氣體含量的最詳細研究,也是在常規恒星形成星系中對水分子的最遠探測。

SPT0311-58實(shí)際上由兩個(gè)星系組成,于2017年首次被發(fā)現,其形成時(shí)正值宇宙再電離時(shí)期。再電離時(shí)期發(fā)生在宇宙只有7.8億歲的時(shí)候,當時(shí)一批恒星和星系正在誕生(現今宇宙約140億歲)??茖W(xué)家們認為,兩個(gè)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(huì )觀(guān)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(cháng)和演化。

距地128億光年星系中發(fā)現水 早期宇宙中質(zhì)量最大的星系

距地128億光年星系中發(fā)現水

“利用ALMA對統稱(chēng)為SPT0311-58的星系中的分子氣體進(jìn)行高分辨率觀(guān)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(shuō),“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(chēng),宇宙中的塵埃吸收了來(lái)自銀河系恒星的紫外線(xiàn)輻射,并以遠紅外光子的形式重新發(fā)射出去。這進(jìn)一步刺激了水分子,產(chǎn)生了能夠觀(guān)察到的水的“發(fā)射”。這種相關(guān)性可用于開(kāi)發(fā)水作為恒星形成的示蹤劑,并將其應用于宇宙學(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(shuō)。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(gè)大問(wèn)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(lèi)似的恒星形成星系進(jìn)行進(jìn)一步研究,以更好地了解早期宇宙的結構形成和演化。

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天文觀(guān)測

阿塔卡瑪大型毫米波天線(xiàn)陣(Atacama Large Millimeter Array,縮寫(xiě)為ALMA)是來(lái)自北美、歐洲和亞洲的一些國家或地區科研機構合作建造的大型射電望遠鏡陣列,預計于2012年開(kāi)始投入運行。阿塔卡瑪大型毫米波天線(xiàn)陣建成時(shí)將由66個(gè)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)組成,分布范圍最遠可達10英里,它將是世界上最大、最先進(jìn)的射電望遠鏡陣列。

阿塔卡瑪大型毫米波天線(xiàn)陣位于智利北部查南托高原的拉諾德查南托天文臺,地處安第斯山脈5000多米海拔的山頂之上,距離智利著(zhù)名的古跡圣佩德羅阿塔卡瑪約40公里,距離海港城市安托法加斯塔約275公里。這里是地球上氣候最干燥的地區之一,海拔高,非常適合毫米波天文觀(guān)測。

到2013年,工程師將安裝至少60多架直徑為12米、重100噸的碟形天線(xiàn)(外加4個(gè)小型天線(xiàn))。安裝完成后,它們將共同捕獲能夠穿過(guò)星際塵埃云的窄譜輻射,讓科學(xué)家能夠觀(guān)測到恒星形成過(guò)程中的引力坍縮,以及100億年前發(fā)射的、來(lái)自遙遠宇宙的紅移輻射。

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