根據(jù)位于智利沙漠的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）最新觀測結(jié)果，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校天文學(xué)家在距離地球近128.8億光年、早期宇宙中質(zhì)量最大的星系SPT0311-58中發(fā)現(xiàn)了水和一氧化碳。大量檢測到這兩種分子表明，在早期形成元素后不久，分子宇宙就變得強(qiáng)大了。這是迄今為止對(duì)早期宇宙中一個(gè)星系的分子氣體含量的最詳細(xì)研究，也是在常規(guī)恒星形成星系中對(duì)水分子的最遠(yuǎn)探測。該研究發(fā)表在3日的《天體物理學(xué)雜志》上。
SPT0311-58實(shí)際上由兩個(gè)星系組成，于2017年首次被發(fā)現(xiàn)，其形成時(shí)正值宇宙再電離時(shí)期。再電離時(shí)期發(fā)生在宇宙只有7.8億歲的時(shí)候，當(dāng)時(shí)一批恒星和星系正在誕生（現(xiàn)今宇宙約140億歲）?？茖W(xué)家們認(rèn)為，兩個(gè)星系可能正在合并，最終演化成目前已知的質(zhì)量最大的高紅移星系。與早期宇宙中的其他星系相比，它擁有更多的氣體和塵埃，讓人們有機(jī)會(huì)觀察豐富的分子，并更好地了解這些創(chuàng)造生命的元素如何影響早期宇宙的誕生、成長和演化。
“利用ALMA對(duì)統(tǒng)稱為SPT0311-58的星系中的分子氣體進(jìn)行高分辨率觀測，我們?cè)谄渲休^大的星系中檢測到了水和一氧化碳分子?！币晾Z伊大學(xué)天文學(xué)家、新研究首席研究員斯里瓦尼·雅魯古拉說，“尤其是氧和碳，它們是第一代元素，在一氧化碳和水的分子形式中，它們對(duì)生命至關(guān)重要?！?/p>
尤其是水，是宇宙中第三豐富的分子，僅次于分子氫和一氧化碳。雅魯古拉稱，宇宙中的塵埃吸收了來自銀河系恒星的紫外線輻射，并以遠(yuǎn)紅外光子的形式重新發(fā)射出去。這進(jìn)一步刺激了水分子，產(chǎn)生了能夠觀察到的水的“發(fā)射”。這種相關(guān)性可用于開發(fā)水作為恒星形成的示蹤劑，并將其應(yīng)用于宇宙學(xué)尺度上的星系。
“早期星系形成恒星的速度是銀河系的幾千倍。”雅魯古拉說。研究這些早期星系的氣體和塵埃含量可讓我們了解它們的性質(zhì)，比如有多少恒星正在形成，氣體轉(zhuǎn)化成恒星的速度，星系之間以及與星際介質(zhì)的相互作用等。
雅魯古拉表示，這項(xiàng)研究不僅有助于研究宇宙中水可能存在的位置和距離，還引發(fā)了一個(gè)大問題：宇宙中這么早就聚集了這么多氣體和塵埃，是如何形成恒星和星系的？想要得知答案，就需要對(duì)這些以及類似的恒星形成星系進(jìn)行進(jìn)一步研究，以更好地了解早期宇宙的結(jié)構(gòu)形成和演化。
