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揭开星星形成之谜!日本成功观测到132亿光年前的宇宙尘埃

2019年04月05日 海洋宇宙
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日本名古屋大学、东京大学和大阪产业大学组成的研发小组,利用阿尔玛望远镜在距离地球132亿光年的星系发现了大量尘埃和氧气。在观测到尘埃的星系中,这是史上距离地球第二远的星系。

138亿年前宇宙刚刚诞生时,宇宙中仅存在氢气、氦气和微量的锂。研究认为,这些气体后来形成了恒星,恒星中发生核聚变反应,生成了氧气、碳以及变为尘埃源的元素,当恒星的生命走到终点时,这些元素便又散布到宇宙中。检测到大量尘埃表示在更早之前就有大量的恒星存在并死亡。

研发小组利用位于南美智利的阿尔玛望远镜,观测了名为MACS0416_Y1的星系。该星系是利用美国国家航空航天局(NASA)的哈勃太空望远镜发现的,距离地球132亿光年,位于奥立安座(猎户座)旁边的波江座方向。也就是说,现在我们看到的是该星系132亿年前的状态,换句话说,就是在宇宙诞生6亿年后的样子。

哈勃太空望远镜捕捉到了该星系中的恒星发出的光芒,而研发小组则利用阿尔玛望远镜成功地进一步观测到了该星系中的大量尘埃和氧气发出的光亮。在观测到尘埃和氧气的星系中,这是观测史上距离地球第二远的星系。研发小组根据观测结果进行估算,发现该星系中存在相当于太阳400万倍的大量尘埃。

揭开星星形成之谜!日本成功观测到132亿光年前的宇宙尘埃

阿尔玛望远镜拍摄到的距离地球132亿光年的星系MACS0416_Y1。

MACS0416_Y1上检测到大量尘埃和氧气表示,在宇宙诞生后6亿年的较短时间内,就已经有很多恒星在该星系不断诞生和死亡。此前也有研究指出,在宇宙诞生后不到10亿年时的星系中存在远远超过理论估计的大量尘埃,此次的发现证实,在更早期的宇宙中就存在大量尘埃。

研发小组成功构建了恒星形成模型,能充分解释利用阿尔玛望远镜进行电波观测得到的尘埃量,以及利用哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜等测量红外线强度推算出的恒星性质和总量。如果诞生3亿年左右的恒星与刚刚诞生的恒星共存于该星系中,则与观测结果完全匹配。也就是说,这说明这个星系在宇宙大爆炸后约3亿年时开始了第一次活跃的恒星形成活动,这次活动暂时告一段落后,又在宇宙大爆炸后约6亿年的时候再次发生活跃的恒星形成活动。研发小组认为,此次观测到的是第二次恒星形成活动初期的情况。

揭开星星形成之谜!日本成功观测到132亿光年前的宇宙尘埃

根据观测结果绘制的MACS0416_Y1想象图。

文 JST客观日本编辑部

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