Russellheems 发表于 2022-4-27 19:13:47

点亮宇宙的行动,135.5亿年前就已经开始了



MACS1149-JD1星系。ESO


MACS1149-JD1和它所在的星系团。ESO

133亿年前,一个年轻星系中的氧离子发出幽暗的辉光。光子在不停膨胀的宇宙中飞奔了几百亿光年,波长被不断拉伸,并于公元2018年,被欧洲南方天文台的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波射电望远镜(ALMA)俘获。天文学家根据这些光子推算,它们出发时,宇宙的年龄还只有5亿岁。而它们的存在,更表明在它们的星系中,存在一批出现时间更早的恒星。

这个星系名叫MACS1149-JD1,天文学家从它身上捕捉到的氧发射线,是从迄今为止距离地球最远的地方发出的。这些发射线的现身,将人类在宇宙中的认知前沿,推向了更遥远的时空。

与此同时,天文学家还用欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT),在它身上解析出了比氧发射线还要弱的信号——氢发射线。根据氢发射线测得的星系距离,与根据氧发射线测得的距离一致。MACS1149-JD1因此成为迄今为止人们能够精确测出其距离的最遥远星系。

氢发射线和氧发射线的存在还表明,在宇宙诞生5亿年时,这个星系里就已经存在大批成熟的恒星。因此,天文学家将有机会利用这个星系,窥视宇宙史上一个完全未知的神秘时期。

在这个星系存在的时期之前,宇宙中没有氧。氧是首批恒星通过核聚变制造出来的,也是由这些恒星死后扩散出去的。在MACS1149-JD1中发现氧,表明这些恒星已经成形,且在宇宙诞生后5亿年时把氧扩散到了宇宙中。

那么这些恒星的形成期开始于何时?它们必然早于宇宙诞生后5亿年这个时间点。因此科研小组利用哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的红外数据,还原了MACS1149-JD1的早期发展史。结果发现,这个星系的亮度,能够用一个模型作出完美解释,而这个模型中的恒星形成时期,大约是宇宙诞生后2.5亿年。

MACS1149-JD1年龄的确认,表明这些星系所在时期之早,已经超越了我们当前的直接探测能力。

确定宇宙的黎明是什么时候出现的,是宇宙学和星系演化学研究王冠上的一颗宝石。而MACS1149-JD1让我们朝着目击宇宙的第一缕星光更进了一步。事实上,连我们自己也是恒星的产物。寻找第一缕星光,也就是寻找人类的本源。


MACS1149-JD1所在的星系团。ESO

参考:

http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1815/eso1815a.pdf
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