日本名古屋大學、東京大學和大阪產業大學組成的研發小組,利用阿爾瑪望遠鏡在距離地球132億光年的星系發現了大量塵埃和氧氣。在觀測到塵埃的星系中,這是史上距離地球第二遠的星系。
138億年前宇宙剛剛誕生時,宇宙中僅存在氫氣、氦氣和微量的鋰。研究認爲,這些氣體後來形成了恆星,恆星中發生核融合反應,生成了氧氣、碳以及變爲塵埃源的元素,當恆星的生命走到終點時,這些元素便又散布到宇宙中。檢測到大量塵埃表示在更早之前就有大量的恆星存在並死亡。
研發小組利用位於南美洲智利的阿爾瑪望遠鏡,觀測了名爲MACS0416_Y1的星系。該星系是利用美國國家航空太空局(NASA)的哈勃太空望遠鏡發現的,距離地球132億光年,位於奧立安座(獵戶座)旁邊的波江座方向。也就是說,現在我們看到的是該星系132億年前的狀態,換句話說,就是在宇宙誕生6億年後的樣子。
哈勃太空望遠鏡捕捉到了該星系中的恆星發出的光芒,而研發小組則利用阿爾瑪望遠鏡成功地進一步觀測到了該星系中的大量塵埃和氧氣發出的光亮。在觀測到塵埃和氧氣的星系中,這是觀測史上距離地球第二遠的星系。研發小組根據觀測結果進行估算,發現該星系中存在相當於太陽400萬倍的大量塵埃。
阿爾瑪望遠鏡拍攝到的距離地球132億光年的星系MACS0416_Y1。
MACS0416_Y1上檢測到大量塵埃和氧氣表示,在宇宙誕生後6億年的較短時間内,就已經有很多恆星在該星系不斷誕生和死亡。此前也有研究指出,在宇宙誕生後不到10億年時的星系中存在遠遠超過理論估計的大量塵埃,此次的發現證實,在更早期的宇宙中就存在大量塵埃。
研發小組成功構建了恆星形成模式,能充分解釋利用阿爾瑪望遠鏡進行電波觀測得到的塵埃量,以及利用哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡等測量紅外線強度推算出的恆星性質和總量。如果誕生3億年左右的恆星與剛剛誕生的恆星共存於該星系中,則與觀測結果完全配對分組。也就是說,這說明這個星系在宇宙大爆炸後約3億年時開始了第一次活躍的恆星形成活動,這次活動暫時告一段落後,又在宇宙大爆炸後約6億年的時候再次發生活躍的恆星形成活動。研發小組認爲,此次觀測到的是第二次恆星形成活動初期的情況。
根據觀測結果轉列的MACS0416_Y1想像圖。
文 JST客觀日本編輯部