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早期宇宙研究有新發(fā)現(xiàn)

  • 發(fā)布時間:2015-06-23 01:30:32  來源:科技日報  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  ■今日視點

  本報記者 華 凌

  “在孩童時,我就非常好奇人類來自何方,例如形成我們骨頭中的鈣、肌肉中的碳元素、血液中的鐵等元素都是來自于哪里?!碧煳膶W(xué)家馬特一談起星空便癡迷不已。接著,他欣喜地說:“隨著最新的研究發(fā)現(xiàn),這些都源于宇宙最初的形成、第一代恒星的演化。令人驚嘆的是,如今我們的研究團(tuán)隊的確首次觀測到了這樣的天體?!?/p>

  馬特所在的研究團(tuán)隊由葡萄牙里斯本大學(xué)天體物理學(xué)空間研究所和荷蘭天文臺天文學(xué)家聯(lián)合組成,他們通過在地球和空間領(lǐng)域中幾個最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡觀測到了早期宇宙中一個最耀眼的星系,它的亮度是迄今觀測到的最遙遠(yuǎn)且最亮星系的三倍,并且以強(qiáng)有力的證據(jù)表明,其內(nèi)可能潛伏著第一代恒星。該研究結(jié)果刊登在最新一期的《天體物理學(xué)雜志》上。

  新發(fā)現(xiàn)的星系被命名為CR7。該研究發(fā)現(xiàn)廣泛收集的觀測數(shù)據(jù),來自美國夏威夷州莫納克亞山4145米頂峰凱克天文臺的10米口徑望遠(yuǎn)鏡、歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡8.2米口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡和美國國家航天航空局/歐洲空間局(NASA/ESA)的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。經(jīng)研究確認(rèn),該團(tuán)隊觀測到了早期宇宙中非常年輕的星系之光,著實令人驚訝。

  據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報道,這支團(tuán)隊的帶頭人、天體物理學(xué)空間研究所天文學(xué)家大衛(wèi)·索布拉爾,與其同事一起并非鎖定一片狹窄而深邃的星空地帶,而是擴(kuò)大視野對史上最遙遠(yuǎn)星系展開最廣泛的觀測,回溯古老宇宙在大爆炸之后大約8億年再電離時的狀況。

  長期以來,天文學(xué)家認(rèn)為存在被稱作是第一代恒星的星族III,它們形成于早期宇宙大爆炸的最原始物質(zhì),是不含金屬的恒星,界于類星體和再游離的時期。

  然而,迄今它們未曾被直接觀測到,但是經(jīng)由宇宙中非常遙遠(yuǎn)的重力透鏡星系可以找到間接證據(jù),并推測出它們是非常巨大、高熱和短命的,質(zhì)量可能數(shù)百倍于太陽。

  它們也因以下事實被認(rèn)為是暗弱藍(lán)星系的成員:宇宙大爆炸不可能創(chuàng)造重元素,而觀測到的類星體發(fā)射光譜,特別是暗弱藍(lán)星系中重元素又確實存在?,F(xiàn)在認(rèn)為是這些恒星觸發(fā)了宇宙再電離。

  氧、氮、碳和鐵等化學(xué)元素對于生命而言必不可少,這些是經(jīng)恒星的“肚子”鍛造出的。由此意味著,第一批恒星形成必然有的一些元素,是在恒星存在之前的氫、氦和微量鋰。

  索布拉爾說:“凱克天文臺所起的極重要的作用是采用光譜方法能夠確認(rèn)遙遠(yuǎn)光源中最亮的發(fā)光源,令人印象深刻的是,即便該星系距離我們有130億光年左右,凱克天文臺配備的DEIMOS光譜分析紅移值達(dá)到了7,在15分鐘內(nèi)就確認(rèn)出CR7是早期宇宙中最明亮的星系?!?/p>

  研究人員通過歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡的X-shooter和SINFONI儀器觀測到CR7星系內(nèi)強(qiáng)電離氦的排放,但是至關(guān)重要且尤為令人驚訝的是其內(nèi)沒有任何更重元素的信號,這意味著該研究團(tuán)隊找到了第一手有力的證據(jù),即在早期宇宙的一個明亮星系里存有電離氣體的星族III集群。

  在CR7內(nèi),更藍(lán)且有些紅的星團(tuán)被發(fā)現(xiàn),表明星族III是以波浪的形式形成。研究團(tuán)隊直接觀察到的是星族III最后一波,這也表明這些恒星應(yīng)該比以前認(rèn)為的更容易發(fā)現(xiàn):它們“棲息”在更為明亮星系的普通恒星之中,而不是存在于最早、最小和暗淡的星系里,微弱到難以研究。

  隨后,NASA的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡陣等先進(jìn)的觀測平臺,將進(jìn)一步幫助科學(xué)家跟蹤和確認(rèn)觀測到的星族III,并找到更多有力的證據(jù)。

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