在早期宇宙探測到氧
新發現

在早期宇宙探測到氧

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天文學家在遙遠的宇宙探測到氧。從極為遙遠的那個星系發出的光,花了131億年 的時間才抵達我們這裡。這意思是,我們所看到的這個星系是它131億年前的樣子,因此也可以說,天文學家偵測到的是在宇宙初生時期的氧,這個新發現是用位於智利的ALMA望遠鏡取得的。

氧是一種氣體,也是大氣的主要成分之一。人和動物呼吸時需要氧,只不過,在早期宇宙發現氧並不代表在131億年前宇宙就有人或動物存在!那時候,宇宙還沒有生命。

但這是個重要的發現,138億年以前宇宙誕生時,只有兩種最輕的元素,就是氫和氦,所有其他元素包括氧在內,都是比較後期才在高熱的恆星內部產生。所以在宇宙誕生7億年後發現氧,能告訴我們第一代恆星如何演化。

不僅如此,這個研究還讓我們看到,在遙遠星系裡的氧受到了「雙重」電離,也就是氧原子失去了「2個」電子,而這種事情只可能在高能輻射區才會發生,這種輻射必定來自其他一些新生巨大恆星──質量比太陽大幾10倍。相對而言,在這個遙遠星系所偵測到的氧的總量並不多,大約是我們太陽含氧量的 1/10。原因是,當時宇宙還非常幼小,還沒有產生出很多氧。比起來,碳氣體和塵埃粒子在那個遙遠星系中的含量還更少。

新發現顯示,第一代恆星會產生許多的高能輻射,因為那裡塵埃量極少,輻射很容易從星系裡逃逸出來。所以第一代恆星有可能可清除當時星系際空間中冷氫氣形成的霧 。總言之,這個關於氧的最新發現是一個非常好的例子,告訴我們ALMA的觀測能力足以顯示出早期宇宙究竟發生什麼事情,為我們提供許多資訊。

發現了什麼

發現氧的這個遙遠星系代號為SXDF-NB1006-2,是個非常小非常暗淡的星系,距離我們有131億光年,從那個遙遠的星系出發到抵達地球的漫長旅途中,那些光波因宇宙膨脹的影響而拉長──道理就像一塊橡皮被我們拉扯會變長一樣──結果,受到雙重電離的氧的波長從88毫米變成了725毫米,所以ALMA剛好能觀測到它。

誰發現的

這次的發現是一群由日本、瑞典、英國、歐南天文台的天文學家組成的團隊發現的,主導的天文學家是來自日本大阪產業大學的井上昭雄。在得到許可利用ALMA做這一次觀測之前,井上昭雄和他的隊友們還先用了電腦計算模擬的方式來證實:這樣的訊號真的可以偵測到!這個發現已經在 2016年6月16號的Science 週刊上刊出。


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