天文學(xué)家對(duì)已知最早的星系中豐富的氧氣感到震驚

一個(gè)在宇宙黎明中閃耀的星系，就在 3 億年后Big Bang，剛剛被發(fā)現(xiàn)藏匿了它不應(yīng)該藏匿的東西。

翡翠 GS-z14-0新的觀察結(jié)果顯示，它富含氧氣——這絕對(duì)是一個(gè)驚喜，因?yàn)榭茖W(xué)家們認(rèn)為比氫和氦重的元素直到很久以后才大量存在。

它又一條線(xiàn)索該早期 Universe 成熟更快比我們想象的要好.

“這就像找到一個(gè)你只會(huì)期待嬰兒的青少年，”宇宙學(xué)家 Sander Schouws 說(shuō)荷蘭萊頓天文臺(tái)。

“結(jié)果表明，星系的形成非常迅速，并且正在迅速成熟，這增加了越來(lái)越多的證據(jù)表明，星系的形成速度比預(yù)期的要快得多?！?/p>

對(duì)于我們的宇宙學(xué)模型來(lái)說(shuō)，JADES-GS-z14-0 的存在就已經(jīng)足夠有問(wèn)題了，因?yàn)槲覀兿嘈判窍敌枰喈?dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)發(fā)展。為了在超過(guò) 134 億光年的范圍內(nèi)被我們的望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到，這個(gè)星系需要相當(dāng)大和明亮——太大和太亮了，不容易解釋。

另一個(gè)需要時(shí)間生長(zhǎng)的東西是比氫和氦重的元素。當(dāng)我們所知道的宇宙在大爆炸中首次眨眼出現(xiàn)時(shí)，首先形成的元素是氫和氦。

這種介質(zhì)中的過(guò)度密度導(dǎo)致了第一批恒星的形成。氣體在重力作用下自行坍縮;更多的氣體為生長(zhǎng)提供燃料，直到核心變得足夠熱和致密，以啟動(dòng)氫原子聚變成越來(lái)越重的元素。

只有通過(guò)這個(gè)恒星核心聚變的過(guò)程，氧才得以存在——這就是尾巴上的刺痛。這顆恒星必須度過(guò)它的一生，并在超新星中死亡，才能讓那些融合的元素分散到太空中。

這可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生;最大質(zhì)量恒星的壽命可能少于 1000 萬(wàn)年。

但是，當(dāng)一組天文學(xué)家在智利使用強(qiáng)大的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列對(duì)星系進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在 JADES-GS-z14-0 中檢測(cè)到的比氫和氦重的元素?cái)?shù)量比預(yù)測(cè)高出 10 倍。結(jié)果表明，生產(chǎn)率同樣超出了我們最瘋狂的預(yù)期。

“我對(duì)這些出乎意料的結(jié)果感到驚訝，因?yàn)樗鼈優(yōu)樾窍笛莼牡谝浑A段打開(kāi)了新的觀點(diǎn)?！?a>天體物理學(xué)家 Stefano Carniani 說(shuō)意大利 Scuola Normale Superiore 的。

“星系在嬰兒宇宙中已經(jīng)成熟的證據(jù)引發(fā)了關(guān)于星系何時(shí)以及如何形成的問(wèn)題?！?/p>

由于空間在膨脹，由于多普勒效應(yīng)，從遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光已經(jīng)被拉伸成紅色波長(zhǎng)。JWST 是有史以來(lái)最強(qiáng)大的紅外太空望遠(yuǎn)鏡，專(zhuān)為探測(cè)這些紅移天體而優(yōu)化。

自從它發(fā)射以來(lái)，天文學(xué)家在宇宙中發(fā)現(xiàn)的大星系比我們預(yù)期的要早得多，描繪了一幅非常不同的畫(huà)面，即早期宇宙在宇宙大爆炸后的前 10 億年是如何演化的。

在 JADES-GS-z14-0 中發(fā)現(xiàn)的氧只是拼圖的另一部分，它越來(lái)越多地表明星系的增長(zhǎng)和演化速度比我們?cè)谠缙谟钪嬷邢胂蟮囊斓枚唷?/p>

現(xiàn)在我們只需要弄清楚這種快速增長(zhǎng)是如何改變宇宙學(xué)時(shí)間線(xiàn)的，以及我們對(duì)早期宇宙還有哪些其他假設(shè)需要重新審視。

該研究已在兩篇被接受的論文中進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明天體物理學(xué)雜志和天文學(xué)與天體物理學(xué).它們?cè)?arXiv 上可用，這里和這里.

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