ALMA刷新觀測塵埃的最遠紀錄

ALMA刷新紀錄。A2744_YD4成了ALMA這個擁有66座天線的天文臺目前為止研究到的最遙遠星系。這個遠的要命的星系的光,用了132億年的時間才抵達地球。意思是天文學家看到這個星系的樣子,並不是來自它現在,而來自它在132億年以前時,當時宇宙的年紀還很小。

令人驚訝的是,A2744_YD4塵埃非常多。這個星系的總質量是太陽質量的20億倍,但從ALMA的觀測中可以看出,這個星系裡含有的塵埃,就有太陽質量600萬倍了。

在138億年前,我們的宇宙剛開始時,是一大堆發光的氣體,也就是氫氣和氦氣。但在這個ALMA觀測看到的遙遠星系裡的塵埃顆粒,卻由矽、碳、鋁組成。這些元素在大霹靂中並不存在。那,塵埃從哪兒來的?

答案是:「超新星爆發」。很明顯,在大霹靂後只有4億年,就在一些像A2744_YD4這樣的星系裡,第一代大質量恆星開始形成。在恆星的一生中,恆星核裡面發生核融合,製造出比較重的元素。大質量恆星的一生很短,當恆星以超新星爆發的形式爆炸時,比較重的元素散布到整個星系中,經過一些時間,元素會合併成微小塵埃顆粒,只有十萬分之一毫米那麼小,這就是ALMA觀察到的塵埃粒子。當時的宇宙只有6億年 – 大約只有宇宙目前年齡的4%。

觀測中所看到的A2744_YD4,還正在以驚人的速度製造新恆星。在這個遙遠星系裡,平均每年有20個新恆星誕生。比較起來,我們的銀河系每年大約只生產1個新恆星。

新的ALMA觀測資料幫忙天文學家更了解宇宙非常早期發生的事。這樣的研究可以回答的問題包括:第一代星系何時形成?第一代恆星什麼時候誕生?宇宙怎樣讓比氫和氦重的那些元素變多?

同時,這個發現也展現出ALMA有能力看到宇宙裡極遙遠的天體。不過ALMA很可能不需等太久就又會刷新自己的望遠紀錄。


 

發現了什麼?

A2744_YD4是個體積大、質量大的星系。不過它實在太遠了,所以即使最大的望遠鏡也很難看得到它。幸運的是,從我們的角度看這個星系,它剛好在玉夫座一個星系團的正後方。這個星系團(有人稱為「潘多拉星系團」)的重力,扭曲並放大了背後那個星體的微弱圖像。剛好是因為有這樣的重力透鏡效應,在ALMA眼中,A2744_YD4才變得可見,雖然是很勉強的看見。

誰發現的?

執行ALMA 觀測A2744_YD4計畫的團隊由英國倫敦大學學院兩位天文學家Nicolas Laporte和Richard Ellis主持。團隊成員有很多來自智利和歐洲各國。一篇在天文學專門雜誌《天文物理期刊通訊》裡的文章描述了團隊得到的新成果。