中國天文學家首次探測到化石星系中的一氧化碳氣體

化石星系DDO70金屬只有太陽金屬豐度的7%
化石星系誕生於宇宙極早期,隨後極少演化,對這些星系的研究將幫助理解宇宙第一代恆星和星系的形成。南京大學施勇教授團隊在化石星系中首次發現了一氧化碳氣體,這提供了直接證據表明化石星系中存在分子氣體。

銀河系中的恆星包括我們的太陽是由分子氣體雲在引力作用下向內塌縮形成。不同於電離氣體以及原子氣體,分子氣體可以冷卻到非常低的溫度(20 K),隨著溫度的降低氣體逐漸收縮、內部壓強小於氣體本身的萬有引力,最終形成高密度的氣體球—恆星。天文觀測指出化石星系中當前也有新恆星正在形成。這些恆星是否也形成於分子氣體,還是如某些理論模型認為的化石星系中的恆星也可形成於原子氣體?這是十幾年來懸而未解的科學問題。

尋找分子氣體存在的證據需要探測一氧化碳氣體。儘管分子氣體的主要成分是氫分子和氦原子,冷氫分子和氦原子沒有電磁輻射可供天文觀測,一氧化碳氣體是繼氫分子和氦原子之後豐度排名第三的分子氣體,其分子譜線發射主要在毫米波段,是探測分子氣體的重要工具。過去十幾年來國際上好幾個團組已經使用不同望遠鏡搜尋化石星系中的一氧化碳發射,但都沒有成功。施勇教授和王均智研究員等從2014年開始一氧化碳氣體的搜尋工作,於2015年在美國天體物理學報發表了首次搜尋工作,儘管靈敏度比之前提高好幾倍,但也沒成功。今年3月,團隊申請獲得位於西班牙的IRAM 30米毫米波望遠鏡六十小時的觀測時間,成功在一個化石星系中探測到一氧化碳氣體。

【圖、文:節錄自中國科學院上海天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】

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