科學家首次測量到紅移為1.0的星系原子氫


一項最新的天文研究,對平均紅移為1.0的一組星系所釋放的原子氫的測量結果。這是首次由位於印度浦那(Pune)升級後的巨米波射電望遠鏡(Giant Metrewave Radio Telescope)進行這種測量,這個成果有助理解星系中恆星的形成,填補了人類在星系演變和恆星誕生研究中的空白。

恆星形成涉及氣體落入星系形成原子氫,原子氫繼而轉化為分子態(H2),再由此形成恆星。而在天文學及物理學領域,一般情況下,紅移現象表示天體的電磁輻射由於某種原因頻率降低,光源遠離觀測者運動時,觀測者觀察到的電磁波譜會發生紅移。在可見光波段,表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離,即波長變長、頻率降低。

天文學家用紅移測量天體的物理行為。此前,在紅移最大為0.4的星系中檢測到過原子氫,但是已有的望遠鏡一直難以測量紅移更大的星系。紅移衡量的是天體向遠處移動時發出的光波長增加了多少,它可用於測量觀測者距星系的距離。缺少對更遙遠的星系的測量,限制我們對於星系演變的理解。

鑑於此,印度國家射電天體物理學中心科學家阿迪亞·逑杜里(Aditya Chowdhury)、尼森·卡內卡(Nissim Kaneker)團隊,此次搜索了紅移在0.74—1.45之間的7,653個恆星形成星系所釋放的原子氫。他們研究發現,原子氫的平均總質量比得上(或可能大於)恆星的平均質量,為恆星形成提供了大量的燃料。

研究團隊在估算恆星形成速率時發現,觀測到的原子氫質量只能再為恆星形成提供十億到二十億年的燃料。這意味著,落入紅移為1.0的星系的氣體,或不足以維持很高的恆星形成速率。人類對恆星演化過程的研究,還遠未完成,而此次研究有助於完善我們對這一領域的認知空缺。

【圖:印度國家射電天體物理學中心;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在2020年10月14日出版的《自然》期刊

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