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深呼吸：遙遠宇宙找到氧

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我們每次呼吸，都帶有大量的氧氣。氧氣是組成大氣的很重要一部分。沒有氧氣，人類可沒辦法在地球上生存。
天文學家知道，宇宙裡所有的氧原子都是恆星製造的。138億年前，宇宙在大
霹靂中誕生時，並沒有氧。氧原子在稍後才形成，而且是在恆星內部產生的──在一種叫做核融合的過程中誕生。等到當恆星爆發形成「超新星」時，氧原子飛到太空中去了。最後，有些氧原子進入某個雲團，那個雲團，後來又產生出我們太陽系。

利用 ALMA，天文學家現在已探測到宇宙中最早的氧原子。他們觀測到一個遙遠星系，從那兒來的光線，花了132.8億年才到達地球。換句話說：我們看到的是132.8億年前的星系──是大霹靂後5億年左右。
天文學家在那個星系的光線中，偵測到，一些由發光的氧原子發出的輻射，這明顯地表示，當宇宙只有5億年時，氧已經存在了。過去從來還不曾在宇宙歷史 這麼早期的階段偵測到氧。刷新紀錄了。
在宇宙一開始的5億年，到底發生過哪些事呢？天文學家認為他們有答案。在大
霹靂後2.5億年左右，星系已經在持續形成的階段，同時，第一批誕生的大質量恆星也已開始發光，在這些恆星內核裡，製造著大量氧原子（及其他素），當這些恆星爆炸時，氧，被向外吹入太空中。
不過，超新星爆發，也同時將大部分恆星賴以形成的氣體，從星系裡吹了出去。結果，新星的形成，停了下來。但過幾億年後，這些氣體又開始掉回到星系裡，並且讓一批新恆星形成，就是這些較晚期恆星的能量，讓氧原子發光！

當我們銀河系剛形成的前幾億年，類似的事情，可能也曾在銀河系裡發生過，慢慢地，隨著越來越多的恆星在超新星爆發中走完生命週期，氧原子的數量便持續增加。最終，其中的一些氧原子，會和後來形成太陽系的氣體塵埃雲，整合在一起……
下次深呼吸時，想像一下，原來我們吸進來的氧，是恆星製造的！

發現了什麼？

偵測到發光的氧原子的地方，是個遙遠暗淡的星系，編號MACS1149-JD1。氧原子的原子核外面，通常有6個電子。但因受到鄰近恆星能量的影響，這邊多數的氧原子，失去了兩個電子，這讓它們會在紅外波段發光。這些紅外光將旅行132.8億光年，然後抵達地球，因為宇宙膨脹，會讓這些紅外光的波長也跟著被拉長一些，而比紅外光更長一點點的就是──毫米波！剛好讓ALMA觀測到。

誰發現的？

大阪産業大學的井上昭雄教授在2016年和其他人一起研究過遙遠宇宙的氧原子。法國圖盧茲大學Nicolas Laporte教授主持的團隊也做過類似的觀測。2017年時，這兩支團隊決定要一起合作，聯合組成了一個新的、更大的團隊，並且由井上教授的同事，橋本拓也博士來主持。ALMA 望遠鏡在MACS 1149-JD1星系裡偵測到氧的結果，發表在《自然》週刊。

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