距地128亿光年星系中发现水

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  根据位于智利沙漠的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)最新观测结果,美国伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校天文学家在距离地球近128.8亿光年、早期宇宙中质量最大的星系SPT0311-58中发现了水和一氧化碳。大量检测到这两种分子表明,在早期形成元素后不久,分子宇宙就变得强大了。这是迄今为止对早期宇宙中一个星系的分子气体含量的最详细研究,也是在常规恒星形成星系中对水分子的最远探测。该研究发表在3日的《天体物理学杂志》上。

  SPT0311-58实际上由两个星系组成,于2017年首次被发现,其形成时正值宇宙再电离时期。再电离时期发生在宇宙只有7.8亿岁的时候,当时一批恒星和星系正在诞生(现今宇宙约140亿岁)。科学家们认为,两个星系可能正在合并,最终演化成目前已知的质量最大的高红移星系。与早期宇宙中的其他星系相比,它拥有更多的气体和尘埃,让人们有机会观察丰富的分子,并更好地了解这些创造生命的元素如何影响早期宇宙的诞生、成长和演化。

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  “利用ALMA对统称为SPT0311-58的星系中的分子气体进行高分辨率观测,我们在其中较大的星系中检测到了水和一氧化碳分子。”伊利诺伊大学天文学家、新研究首席研究员斯里瓦尼·雅鲁古拉说,“尤其是氧和碳,它们是第一代元素,在一氧化碳和水的分子形式中,它们对生命至关重要。”

  尤其是水,是宇宙中第三丰富的分子,仅次于分子氢和一氧化碳。雅鲁古拉称,宇宙中的尘埃吸收了来自银河系恒星的紫外线辐射,并以远红外光子的形式重新发射出去。这进一步刺激了水分子,产生了能够观察到的水的“发射”。这种相关性可用于开发水作为恒星形成的示踪剂,并将其应用于宇宙学尺度上的星系。

  “早期星系形成恒星的速度是银河系的几千倍。”雅鲁古拉说。研究这些早期星系的气体和尘埃含量可让我们了解它们的性质,比如有多少恒星正在形成,气体转化成恒星的速度,星系之间以及与星际介质的相互作用等。

  雅鲁古拉表示,这项研究不仅有助于研究宇宙中水可能存在的位置和距离,还引发了一个大问题:宇宙中这么早就聚集了这么多气体和尘埃,是如何形成恒星和星系的?想要得知答案,就需要对这些以及类似的恒星形成星系进行进一步研究,以更好地了解早期宇宙的结构形成和演化。(实习记者张佳欣)

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