早期宇宙的恒星为什么长得这么快?这次终于有线索了

Yorumlar · 89 Görüntüler

天文学家在宇宙诞生 8 亿年后,发现了一个遥远且非常亮的光点,确认这是一个名叫 Y1 的超热“恒星工厂”。它制造恒星的速度是银河系的 180 倍!你能想象吗,一个刚进入“婴儿期”的星系,就像开了加速器一样,疯

  天文学家在宇宙诞生 8 亿年后,发现了一个遥远且非常亮的光点,确认这是一个名叫 Y1 的超热“恒星工厂”。它制造恒星的速度是银河系的 180 倍!你能想象吗,一个刚进入“婴儿期”的星系,就像开了加速器一样,疯狂地产生新的恒星。

  詹姆斯·韦伯太空望远镜看到的 Y1 星系,即红色圆圈颗粒。

  之所以能够发现它,是因为研究人员观测到这个星系里有异常热的宇宙尘埃。他们用的是位于智利北部的 ALMA 望远镜,这套设备由几十个天线组成,能捕捉到非常微弱的毫米波信号。光从这个小星系出发,花了 130 亿年才到达我们的望远镜。

  研究团队说,他们看到的可能是一个我们一直没搞清楚的宇宙阶段,那时的恒星形成速度比现在要快得多。他们早就注意到这个星系里有尘埃,这些尘埃会发出红外和射电波段的光,表明里面有年轻的大质量恒星在猛烈地加热气体云。后来观测尘埃的温度,果然证实了这种特殊的“高温恒星工厂”的存在。

  这种极端星系真的很重要,因为它们可能与第一代恒星的诞生有关。科学家把最早的恒星叫做“第三星族恒星”,它们所处的环境和今天太阳这样的恒星完全不同。环境越是原始,星系的成长就越迅猛,而 Y1 就像把这个过程放大了,让我们能够观察到。

  我们对猎户座星云这样的恒星摇篮已经很熟悉了,它们发光是因为内部巨大的年轻恒星照亮了气体和尘埃。但 Y1 的亮度不正常,它在毫米波段的亮度比同波长的其他星系要高太多,说明那里有一团翻滚的温暖尘埃云。通过对比不同波长的数据,就能发现它的特别之处。

  詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外相机(蓝色和绿色)和阿塔卡玛大型毫米波阵列观测到的星系 Y1 及其周围环境

  研究团队测得,这些尘埃的温度大约在零下 180 摄氏度。听起来仍然很冷,但在天文学家眼里,它已经比以前观测到的同类星系都要热。这直接说明,它真的在以极高的速度制造恒星。

  不过,这样的“造星爆发期”其实不会持续太久。对于宇宙来说,它可能只是几十万甚至几百万年的“一瞬间”。但科学家推测,早期宇宙里可能有很多类似的星系,只是我们目前很难把它们找出来。技术限制让我们只看到了其中极少一部分。

  研究团队接下来想继续追踪这个星系,尤其是它到底凭什么能造出这么多恒星。他们会继续用 ALMA 望远镜做更高分辨率的观测,希望找到它内部气体和尘埃的运动方式。这可能帮助解决一个长期的宇宙难题:为什么早期星系似乎含有太多尘埃,而这些尘埃正常情况下需要大量老恒星才能制造出来?

  这个矛盾困扰了天文学家很多年。也许像 Y1 这样温暖的尘埃给出了新解释:我们看到的“很多尘埃”,其实可能只是少量的高温尘埃变得格外显眼。

  换句话说,这些星系虽然年轻,没有多少重元素和尘埃,可它们拥有的那一点点物质,却因为温度高而显得格外明亮。

  相关研究已经发表在《皇家天文学会月刊》上。对于早期宇宙的理解,我们又向前走了一步。

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