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天文学家寻找大爆炸后仅2.5亿年的恒星形成证据

2021-10-14 05:19:42 科技 来源:

一个国际天文学家小组利用ESO的VLT和阿塔卡马的大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)的观测结果,确定引力透镜星系MACS1149-JD1的恒星形成始于大爆炸后2.5亿年。《自然》杂志报道的发现也代表了宇宙中探测到的最远的氧气。

由伦敦大学学院和日本大阪桑育大学的天文学家领导的团队在MACS1149-JD1中探测到了电离氧发出的微弱光。

当这种红外光穿过太空时,宇宙的膨胀使其延伸到到达地球时波长的10倍以上,并被ALMA探测到。

研究人员得出结论,该信号是在133亿年前(或大爆炸后5亿年)发出的,这使得它成为任何望远镜探测到的最远的氧气。

氧气只在恒星中产生,然后在恒星死亡时释放到星系中的气体云中。因此,MACS1149-JD1中氧的存在表明上一代恒星形成和死亡的时间较早。

“我很高兴在ALMA数据中看到遥远的氧气信号。这种探索推动了哈勃体积的边界,”日本大阪三育大学国家天文台的天文学家桥本拓哉博士说。

伦敦大学学院博士后研究员Nicolas Laporte博士补充说:“这是一个令人兴奋的发现,因为这个星系是在宇宙只有5亿年历史的时候被看到的,但它已经有了一组成熟的恒星。”

“因此,我们可以利用这个星系来探索一个早期的、完全未知的宇宙历史时期!”

除了ALMA吸收的氧发光外,VLT还检测到微弱的氢发射信号。

这次观测到银河系的距离与氧气观测到的距离一致。这使得MACS1149-JD1成为距离测量精确的最远星系。

科学家们还利用美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜和美国宇航局斯皮策太空望远镜拍摄的红外数据重建了MACS1149-JD1的早期历史。

观测到的星系亮度很好地解释了一个模型,在这个模型中,恒星形成的开始只对应于宇宙开始后的2.5亿年。

MACS1149-JD1中看到的恒星的成熟提出了这样一个问题:第一个星系什么时候会从完全黑暗中出现,天文学家称之为“宇宙黎明”的时代。

通过测定MACS1149-JD1的年代,该团队有效地证明了早期星系的存在早于目前我们可以直接探测到它们的时间。

伦敦大学学院的资深天文学家理查德埃利斯教授说:“确定宇宙的黎明何时出现,就像宇宙学和星系形成的圣杯一样。

“有了MACS1149-JD1,我们成功地探索了历史,超过了用现有设施实际探测星系的极限。我们越来越乐观,越来越接近直接见证星光的诞生。因为我们都是由经过加工的恒星材料制成的,所以我们确实找到了我们的起源。”

桥本博士说:“通过这一发现,我们成功地达到了宇宙中恒星形成历史上最早的阶段。

“我们渴望发现离宇宙更远的氧气,拓宽人类知识的视野。”


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