天文學家在大爆炸之后尋找明星形成證據(jù)僅2.5億年

一個國際天文學家團隊利用ESO的超大望遠鏡(VLT)和阿塔卡馬大毫米/亞毫米波陣列(ALMA)的觀測來確定重力透鏡星系MACS1149-JD1中的恒星形成始于大爆炸后的2.5億年。“ 自然 ”雜志報道的這一發(fā)現(xiàn)也代表了宇宙中探測到的最遠的氧氣。

由英國倫敦大學學院和大阪產(chǎn)業(yè)大學的天文學家領(lǐng)導的團隊在MACS1149-JD1中檢測到電離氧發(fā)出的微弱光。

當這種紅外光穿過太空時，宇宙的膨脹使其在到達地球時延伸到波長的10倍以上，并被ALMA探測到。

研究人員推斷，信號是在133億年前(或大爆炸后5億年)發(fā)出的，使其成為任何望遠鏡探測到的最遠的氧氣。

氧氣只會在恒星中產(chǎn)生，然后在恒星死亡時釋放到星系中的氣體云中。因此，MACS1149-JD1中氧的存在表明上一代恒星已經(jīng)形成并在更早的時間死亡。

“我很高興看到ALMA數(shù)據(jù)中遠處氧氣的信號。這種探測推動了可觀測宇宙的邊界，“大阪產(chǎn)業(yè)大學和天文臺的天文學家Takuy??a Hashimoto博士說。

倫敦大學學院的博士后研究員Nicolas Laporte博士補充說：“這是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)，因為這個星系是在宇宙只有5億年歷史的時候看到的，但它已經(jīng)擁有一群成熟的恒星。”

“因此，我們能夠利用這個星系來探索一個早期的，完全未知的宇宙歷史時期!”

除了ALMA吸收的氧氣發(fā)光外，VLT還檢測到較弱的氫氣發(fā)射信號。

從該觀察確定的到星系的距離與氧觀測的距離一致。這使得MACS1149-JD1成為最遙遠的星系，具有精確的距離測量。

科學家們還使用NASA / ESA哈勃太空望遠鏡和宇航局斯皮策太空望遠鏡拍攝的紅外數(shù)據(jù)重建了MACS1149-JD1的早期歷史。

觀測到的星系亮度很好地解釋了一個模型，其中恒星形成的開始對應(yīng)于宇宙開始后僅2.5億年的時間。

在MACS1149-JD1中看到的恒星的成熟提出了這樣一個問題：第一個星系何時從完全黑暗中出現(xiàn)，一個天文學家稱之為“宇宙黎明”的時代。

通過確定MACS1149-JD1的年齡，該團隊有效地證明了早期星系的存在比我們目前可以直接檢測它們的時間早。

倫敦大學學院的高級天文學家理查德埃利斯教授說：“確定宇宙黎明何時發(fā)生，就像宇宙學和星系形成的'圣杯'一樣。

“通過MACS1149-JD1，我們成功地探索了歷史，超越了我們何時能夠利用現(xiàn)有設(shè)施實際探測到星系的極限。我們越來越樂觀，越來越接近直接見證星光的誕生。由于我們都是由加工過的恒星材料制成，所以我們確實找到了自己的起源。“

“通過這一發(fā)現(xiàn)，我們成功地達到了宇宙恒星形成歷史的最早階段，”橋本博士說。

“我們渴望在宇宙的更遠處發(fā)現(xiàn)氧氣，并擴大人類知識的視野。”