一百三十二億八千萬億光年外的星系發現氧元素


日本大阪產業大學和日本國立天文台的一隊國際研究小組利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,簡稱 ALMA)射電望遠鏡發現,距地球一百三十二億八千萬光年的星系,含有氧元素。該發現刷新了觀測史上發現氧的最遠紀錄。結合哈勃太空望遠鏡等觀測到的數據分析認為,這個星系從宇宙誕生約二億五千萬年後,開始了活躍的造星運動。該發現向揭開宇宙第一個星系產生之謎更近一步。

一百三十八億年前發生的大爆炸誕生了宇宙,之後經過數億年出現了第一個星系。星系具體是何時以及如何成長的,是現代天文學一個重大難解之謎。

研究小組利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列射電望遠鏡對遠方的MACS1149-JD1星系可能存在氧離子發出的紅外線(88微米波長)進行觀測,發現了由於宇宙膨脹被大大拉伸的893微米波長紅外線。通過分析被拉伸的波長,計算出其距地球為一百三十二八千萬億光年。

在一百三十八億年前宇宙大爆炸時,宇宙中只有氫、氦和微量的鋰元素。氧元素是由宇宙中誕生的星球製造出來的,隨著星球死亡,在宇宙空間擴散。此次觀測結果證明,在宇宙誕生五億年時,初期星球製造的氧元素就已在該星系中擴散。

研究小組根據阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列射電望遠鏡和哈勃太空望遠鏡及史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)觀測數據推測,在一百三十五億五千萬年前即宇宙誕生後的二億五千萬年開始了活躍的造星活動。阿爾瑪望遠鏡觀測到的氧離子光即是在活躍造星期,剛剛誕生不久的巨大恒星釋放的強烈光線使周圍的氧原子被電離所致。

大阪產業大學特任研究員橋本拓也表示,此次研究讓我們進入了宇宙初期的星形成時期,今後的目標是發現更遠方的氧,擴大人類認知的極限。

【圖:阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列、美國太空總署;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供;本文根據5月17日日本國立天文台新聞公佈改編】研究全文刊登在5月16日出版的《自然》期刊

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