距地128億光年星系中發現水 早期宇宙中質量最大的星系

近日，阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列有了新的發現，即在距地128億光年星系，也是早期宇宙中質量最大的星系中發現水。除了水，還有發現了一氧化碳。這個發現，將對人類對宇宙研究有着重大的意義。那麼，這座星系長什麼樣呢？下面我們一起來看看。

距地128億光年星系中發現水

距地128億光年星系

根據位於智利沙漠的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）最新觀測結果，美國伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校天文學家在距離地球近128.8億光年、早期宇宙中質量最大的星系SPT0311-58中發現了水和一氧化碳。大量檢測到這兩種分子表明，在早期形成元素後不久，分子宇宙就變得強大了。這是迄今爲止對早期宇宙中一個星系的分子氣體含量的最詳細研究，也是在常規恆星形成星系中對水分子的最遠探測。

SPT0311-58實際上由兩個星系組成，於2017年首次被發現，其形成時正值宇宙再電離時期。再電離時期發生在宇宙只有7.8億歲的時候，當時一批恆星和星系正在誕生（現今宇宙約140億歲）。科學家們認爲，兩個星系可能正在合併，最終演化成目前已知的質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，讓人們有機會觀察豐富的分子，並更好地瞭解這些創造生命的元素如何影響早期宇宙的誕生、成長和演化。

距地128億光年星系中發現水

“利用ALMA對統稱爲SPT0311-58的星系中的分子氣體進行高分辨率觀測，我們在其中較大的星系中檢測到了水和一氧化碳分子。”伊利諾伊大學天文學家、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，它們對生命至關重要。”

尤其是水，是宇宙中第三豐富的分子，僅次於分子氫和一氧化碳。雅魯古拉稱，宇宙中的塵埃吸收了來自銀河系恆星的紫外線輻射，並以遠紅外光子的形式重新發射出去。這進一步刺激了水分子，產生了能夠觀察到的水的“發射”。這種相關性可用於開發水作爲恆星形成的示蹤劑，並將其應用於宇宙學尺度上的星系。

“早期星系形成恆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瞭解它們的性質，比如有多少恆星正在形成，氣體轉化成恆星的速度，星系之間以及與星際介質的相互作用等。

雅魯古拉表示，這項研究不僅有助於研究宇宙中水可能存在的位置和距離，還引發了一個大問題：宇宙中這麼早就聚集了這麼多氣體和塵埃，是如何形成恆星和星系的？想要得知答案，就需要對這些以及類似的恆星形成星系進行進一步研究，以更好地瞭解早期宇宙的結構形成和演化。

關於ALMA：

天文觀測

阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(Atacama Large Millimeter Array，縮寫爲ALMA)是來自北美、歐洲和亞洲的一些國家或地區科研機構合作建造的大型射電望遠鏡陣列，預計於2012年開始投入執行。阿塔卡瑪大型毫米波天線陣建成時將由66個無線電天線組成，分佈範圍最遠可達10英里，它將是世界上最大、最先進的射電望遠鏡陣列。

阿塔卡瑪大型毫米波天線陣位於智利北部查南託高原的拉諾德查南託天文臺，地處安第斯山脈5000多米海拔的山頂之上，距離智利著名的古蹟聖佩德羅阿塔卡瑪約40公里，距離海港城市安託法加斯塔約275公里。這裏是地球上氣候最乾燥的地區之一，海拔高，非常適合毫米波天文觀測。

到2013年，工程師將安裝至少60多架直徑爲12米、重100噸的碟形天線(外加4個小型天線)。安裝完成後，它們將共同捕獲能夠穿過星際塵埃雲的窄譜輻射，讓科學家能夠觀測到恆星形成過程中的引力坍縮，以及100億年前發射的、來自遙遠宇宙的紅移輻射。