在大爆炸後不到10億年,這個充滿塵埃的星系形成了

2020-12-23 騰訊網

這個充滿塵埃的星系形成於大爆炸後不到10億年

天文學家發現了一個異常遙遠的恆星形成星系，它發出的光花了130億年才到達地球。然而，也許最令人難以置信的是，這個星系是在沒有引力透鏡現象的幫助下直接觀測到的。

這個星系被稱為MAMBO-9，它實際上是被西班牙的Max-Planck毫米輻射熱計(MAMBO)探測到的。該儀器被安裝在西班牙的IRAM 30米望遠鏡上。當時，天文學家無法分辨該星系與地球的距離，因為它的光度低得令人難以置信。天文學家只能知道它很遠，但是無法知道具體有多遠。

但是現在，位於智利安第斯山脈的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)做到了。發表在《天體物理學雜誌》(Astrophysical Journal)上的一項新研究認為，MAMBO-9距離地球130億光年。這是一個了不起的觀測結果，因為宇宙本身已經有138億年的歷史了。MAMBO-9在宇宙大爆炸後僅僅9.7億年就形成了。這個古老的星系就像一個時空的入口，或許讓天文學家能夠更一步看到宇宙在形成的最初階段的樣子。

更古老的星系之前也被發現過，包括星系SPT0311-58，它在宇宙大爆炸後僅7.8億年形成。MAMBO-9星系的特別之處在於，它是由望遠鏡直接觀測到的距離最遠的、隨後也是最古老的塵埃星系，沒有引力透鏡效應的好處——在這種效應中，前景星系的引力會扭曲後面星系發出的光線。

來自德克薩斯大學奧斯汀分校的天文學家、這項新研究的主要參與者凱特琳·凱西在一份新聞稿中說:「我們在ALMA的一次新觀測中發現了這個星系，這次觀測專門用來識別早期宇宙中形成塵埃恆星的星系。」這個觀測的特別之處在於，這是我們所見過的距離最遠的塵埃星系，而且是很清晰的。

凱西所說的塵埃星系指的是大量充滿塵埃、恆星形成的星系這類星系每年可以產生數千個太陽質量的恆星，其中一個太陽質量相當於我們太陽的質量。相比之下，銀河系每年產生的恆星大約相當於3個太陽質量的恆星。這些巨大的恆星工廠大多是在宇宙達到一定成熟水平後很久才形成的，但有些在大爆炸後不到10億年就被觀測到了，包括前面提到的SPT0311-58。鑑於塵埃星系出現的時間出奇的早，它們很可能在早期宇宙的發展中扮演了重要的角色。

凱西和她的同事還測量了MAMBO-9中壓縮的氣體和塵埃的總質量，這個原始星系包含的氣體和塵埃的質量是銀河系所有恆星質量的10倍。這是一個非常有利的證據,它意味著在大約130億年前MAMBO-9就已經開始蓄力產生絕對大多數恆星(但我們無法直接看到它們,除非我們能觀察到MAMBO-9接下來的40億到60億年或更久)。

天文學家在探測過程中發現，星系的兩個可分辨部分正在合併。

在給天文在線的一封電子郵件中，來自美國宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)平流層紅外天文觀測站(SOFIA)的資深科學家、天文學家羅伯特·明欽(Robert Minchin)說，這篇新論文看起來確實很有趣。

沒有參與這項研究的羅伯特表示，與引力透鏡星系不同的是，MAMBO-9沒有發生扭曲。ALMA已經能夠將源分解成一對星系，這對星系很可能正在合併的過程中,我們基本上看到的是一個處於形成過程中的星系，甚至可以觀測具體是哪一種物質觸發了星系爆發。

正如前面提到的，MAMBO-9早已被觀測到，但直到現在天文學家才能夠確定它具離地球的距離。

明欽說，觀測數據中已經有很多可能同樣有趣的來源，但還沒有得到光譜上的確認。不幸的是，這樣的確認需要大量昂貴的望遠鏡時間。

展望未來，凱西和她的同事們希望利用ALMA來尋找相似的古老和遙遠的星系，以了解它們在當時有多麼普遍，並弄清楚它們是如何在大爆炸後這麼短時間內獲得如此多的氣體和塵埃的。

作者: George Dvorsky

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