早期宇宙中质量最大的星系SPT0311-58中检测到水 _宇宙

这个动画GIF浏览了在ALMA观测到的一对早期大质量星系（SPT0311-58）的尘埃连续体以及水和一氧化碳的分子线。这张图的开头是将尘埃连续体与H20和CO的分子线结合起来的合成图。接下来是红色的尘埃连续性，蓝色的H2O分子线，粉色和深蓝色的一氧化碳分子线，品红色的CO（7-6）和紫色的CO（6-5）。

早期宇宙中质量最大的星系SPT0311-58中检测到水

这些科学图像显示了在ALMA对被称为SPT0311-58的一对早期大质量星系的观测中看到的分子线和尘埃连续体。在左边。尘埃连续体与H2O和CO的分子线相结合的合成图像。在右边。红色的尘埃连续成像（顶部），蓝色的H2O分子线（从顶部开始的第二条），紫色的一氧化碳分子线转换（中间），品红色的CO（7-6）（从底部开始的第二条），以及粉红色和深蓝色的CO（10-9）（底部）。
（）据cnBeta：根据阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）的新观测，在早期宇宙中质量最大的星系中检测到了水。研究SPT0311-58的科学家们在这个距离地球近128.8亿光年的星系中发现了水和一氧化碳。探测到这两种分子的丰度表明，在这些元素在早期恒星中形成后不久，分子宇宙就开始强劲发展。
这项新的研究包括迄今为止对早期宇宙中的星系的分子气体含量的最详细的研究，以及在一个常规恒星形成的星系中对水的最遥远的探测。该研究发表在《天体物理学杂志》上。
SPT0311-58实际上是由两个星系组成的，在2017年被ALMA科学家首次看到，其位置或时间是在重化纪元。这个纪元发生在只有7.8亿年的时候，大约是宇宙目前年龄的5%，那时候第一批恒星和星系正在诞生。科学家们认为，这两个星系可能正在合并，它们快速的恒星形成不仅耗尽了它们的气体或恒星形成的燃料，而且最终可能将这对星系演化成大质量的椭圆星系，就像在本地宇宙中看到的那些。
"使用高分辨率的ALMA观测被统称为SPT0311-58的一对星系中的分子气体，我们在这两个星系中较大的星系中检测到了水和一氧化碳分子。"伊利诺伊大学的天文学家、这项新研究的主要研究者Sreevani Jarugula说："特别是氧气和碳，是第一代元素，以一氧化碳和水的分子形式，它们对我们所知的生命至关重要。"这个星系是目前已知的在高红移下质量最大的星系，或者说宇宙仍然非常年轻的时候。与宇宙早期的其他星系相比，它有更多的气体和尘埃，这给了我们很多潜在的机会来观察丰富的分子，并更好地了解这些创造生命的元素如何影响早期宇宙的发展。"
研究宇宙中最早形成的星系有助于科学家更好地理解宇宙的诞生、成长和演变，以及其中的一切，包括太阳系和地球。"早期星系形成恒星的速度是银河系的数千倍，Jarugula说。"研究这些早期星系的气体和尘埃含量可以让我们了解它们的特性，例如有多少恒星正在形成，气体转化为恒星的速度，星系之间以及与星际介质之间如何互动，等等。"
相关报道：距地128亿光年星系中发现水
（）据科技日报（张佳欣）：根据位于智利沙漠的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）最新观测结果，美国伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校天文学家在距离地球近128.8亿光年、早期宇宙中质量最大的星系SPT0311-58中发现了水和一氧化碳。大量检测到这两种分子表明，在早期形成元素后不久，分子宇宙就变得强大了。这是迄今为止对早期宇宙中一个星系的分子气体含量的最详细研究，也是在常规恒星形成星系中对水分子的最远探测。该研究发表在3日的《天体物理学杂志》上。
SPT0311-58实际上由两个星系组成，于2017年首次被发现，其形成时正值宇宙再电离时期。再电离时期发生在宇宙只有7.8亿岁的时候，当时一批恒星和星系正在诞生（现今宇宙约140亿岁）。科学家们认为，两个星系可能正在合并，最终演化成目前已知的质量最大的高红移星系。与早期宇宙中的其他星系相比，它拥有更多的气体和尘埃，让人们有机会观察丰富的分子，并更好地了解这些创造生命的元素如何影响早期宇宙的诞生、成长和演化。
“利用ALMA对统称为SPT0311-58的星系中的分子气体进行高分辨率观测，我们在其中较大的星系中检测到了水和一氧化碳分子。”伊利诺伊大学天文学家、新研究首席研究员斯里瓦尼·雅鲁古拉说，“尤其是氧和碳，它们是第一代元素，在一氧化碳和水的分子形式中，它们对生命至关重要。”
尤其是水，是宇宙中第三丰富的分子，仅次于分子氢和一氧化碳。雅鲁古拉称，宇宙中的尘埃吸收了来自银河系恒星的紫外线辐射，并以远红外光子的形式重新发射出去。这进一步刺激了水分子，产生了能够观察到的水的“发射” 。这种相关性可用于开发水作为恒星形成的示踪剂，并将其应用于宇宙学尺度上的星系。
“早期星系形成恒星的速度是银河系的几千倍。”雅鲁古拉说。研究这些早期星系的气体和尘埃含量可让我们了解它们的性质，比如有多少恒星正在形成，气体转化成恒星的速度，星系之间以及与星际介质的相互作用等。
雅鲁古拉表示，这项研究不仅有助于研究宇宙中水可能存在的位置和距离，还引发了一个大问题：宇宙中这么早就聚集了这么多气体和尘埃，是如何形成恒星和星系的？想要得知答案，就需要对这些以及类似的恒星形成星系进行进一步研究，以更好地了解早期宇宙的结构形成和演化。