天文學家在已知最遙遠的星系發現氧氣

藝術家繪製的JADES-GS-z14-0星系示意圖。(ESO/M. Kornmesser)

 

 

【大紀元2025年03月21日訊】（大紀元記者陳俊村報導）天文學家在迄今已知最遙遠的星系發現了氧元素。這項突破性的發現意味著該星系的化學成分比預期成熟得多，也讓天文學家重新思考宇宙初期的星系形成得有多快。

 

歐洲南方天文台（European Southern Observatory，ESO）在3月20日發布的新聞稿中指出，有兩個不同的研究團隊藉由該天文台位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA），在目前已知最遙遠的星系JADES-GS-z14-0偵測到氧。

 

天文學家去年才發現JADES-GS-z14-0。該星系距離地球134億光年，這表示它的光從宇宙初期走了134億年才抵達地球。我們現在看到的它是在年齡不到3億年時的樣子，大約是實際年齡的2%。

 

天文學家說，ALMA在JADES-GS-z14-0探測到氧這個研究成果表明，該星系的化學成分比他們預期的成熟得多。

 

這兩個研究團隊包括一個由荷蘭天文學家主導的團隊，其研究報告由荷蘭萊頓天文台（Leiden Observatory）的博士候選人舒斯（Sander Schouws）擔任第一作者，發表在《天體物理期刊》（Astrophysical Journal）上。

 

舒斯比喻說，這就像在你預期會看到小孩的地方發現青少年。「研究結果表明，這個星系的形成速度非常快，而且正在迅速成熟。有越來越多證據能證明星系的形成速度比預期的要快得多，現在又多了一個。」

 

星系在生命開始時通常會充滿年輕的恆星，這些恆星主要由氫和氦等輕元素組成。隨著恆星的演化，它們會產生更重的元素，例如氧，這些元素在恆星死亡後會分散在其宿主星系中。

 

研究人員先前認為，宇宙在年齡只有3億年時，還不足以形成富含重元素的成熟星系。然而，這兩項研究顯示，JADES-GS-z14-0的重元素含量比預期高出約10倍。

 

另一個研究團隊由意大利天文學家主導，其研究報告由意大利比薩高等師範學校（Scuola Normale Superiore of Pisa）的天文學家卡尼亞尼（Stefano Carniani）擔任主要作者，發表在《天文與天體物理學報》（Astronomy and Astrophysics）期刊上。

 

卡尼亞尼說：「我對這些意想不到的結果感到驚訝，因為它們為星系演化的第一階段開闢了新的視角。星系在早期宇宙中已經成熟的證據引發了關於星系何時以及如何形成的問題。」

 

該研究報告的另一名作者、比薩高等師範學校博士生帕蘭蒂（Eleonora Parlanti）補充說，ALMA的探測提供了對星系距離的精確測量，不確定性僅為0.005%，相當於1公里距離內的精確度在5公分以內。這種精確度有助於加深天文學家對遙遠星系特性的理解。

 

萊頓天文台團隊的成員暨副教授鮑文斯（Rychard Bouwens）提到，雖然這個星系最初是天文學家用美國國家航空航天局（NASA）的詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）發現的，但ALMA才證實它的存在，並精確地確定了它的遙遠距離。

 

鮑文斯說：「這顯示ALMA和JWST之間令人驚奇的合作，揭示了最早期星系的形成和演化。」

 

 責任編輯：葉紫微