最早的恒星形成于大爆炸2.5亿年后学术资讯

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▲这张照片显示的是NASA/ESA哈勃太空望远镜拍摄的MACS J1149.5+2223星系团，其中小图是星系MACS1149-JD1，在放大图中，存在的氧气用红色标出。

据《自然》杂志5月16日刊发的一篇研究论文称，一组国际天文学家利用南美洲的阿塔卡马射电望远镜阵列（ALMA）观察到了一个名为“MACS1149-JD1”的遥远星系。他们探测到了该星系中被电离的氧气所发射出的微弱光波。当这一红外光波穿越太空时，宇宙的不断膨胀使得其波长在到达地球并被ALMA捕捉到时已经被拉长了十倍以上。研究小组推测，这一信号是在133亿年前（即大爆炸后5亿年）发射出的，这使得其成为迄今为止人类望远镜所探测到的距离最遥远的氧气，而氧的存在是一个明显迹象，表明该星系中曾经甚至还存在过若干代更早的恒星。

该论文的主要作者、日本大阪产业大学（Osaka Sangyo University）和日本国家天文台（National Observatory of Japan）的研究员桥本雄（Takuya Hashimoto）说：“在看到ALMA观测数据中有遥远的氧气信号，我非常激动。这一发现将推进和拓宽可观测宇宙研究的前沿。”

除了ALMA所采集到的氧气信号以外，欧洲南方天文台（ESO）的超大望远镜（VLT）也探测到了相对较弱的氢气发射信号，根据这一结果所测定的地球到该星系的距离与氧观测计算出的距离是一致的，这就使得MACS1149-JD1成为有着精确距离测量值的最遥远星系，同时也是ALMA和VLT有史以来所观测到的离地球最远的星系。

英国伦敦大学学院（UCL）研究员、论文的第二作者尼古拉斯·拉波特（Nicolas Laporte）解释说:“这个星系出现在宇宙只有5亿年历史的时候，但那时宇宙中已有了一群发展成熟的恒星。因此，我们可以利用这个星系来探索一个更早、完全未知的宇宙历史时期。”

宇宙大爆炸后的一段时间里，宇宙中并没有氧气，最早的氧元素是由宇宙中第一颗恒星的核聚变所产生的，然后在这些恒星死亡时被释放出来。在MACS1149-JD1中发现的氧气表明，这批早期恒星在宇宙开始5亿年后就已经形成并排放出氧气。然而，最早恒星形成于什么时候呢？为了找出原因，研究小组利用NASA/ESA哈勃太空望远镜和NASA斯皮策太空望远镜捕获的红外线数据重建了MACS1149-JD1的早期历史。他们发现，观测到的星系亮度能很好地用一种模型进行解释，在该模型中恒星形成的起始时间与宇宙开始仅仅2.5亿年后这一时间点是相吻合的。

在MACS1149-JD1中所观察到的恒星成熟度引出了另一个问题：第一个星系是何时从完全黑暗的“宇宙黎明”时期中诞生的？通过断定MACS1149-JD1的年龄，该团队已经有效地证明了星系开始存在的时期比我们目前能直接探测到的要早。伦敦大学学院的资深天文学家、该论文的合著者理查德·埃利斯（Richard Ellis）总结道：“确定宇宙黎明始于何时，就如同宇宙学和星系形成学说中万众追逐的圣杯一样。对于MACS1149-JD1的新观测结果让我们正在靠近宇宙中星光诞生的起点！因为我们（地球上的生物）都是由恒星物质材料加工过后而生成的，所以这（项研究）真的是寻找我们自己的起源。”

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编译：朱明逸审稿：alone 编辑：张梦

来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180516131214.htm