科學家發現宇宙初期星系進食氣體催生恆星

【2024年05月25日訊】(記者陳俊村報導)科學家發現三個宇宙初期的星系,它們可能正在形成。這些星系大量進食四周的氣體,而這些氣體將能促使星系內的恆星誕生。

美國國家航空航天局(NASA)在5月23日發布的新聞稿中指出,藉由分析該局的詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)所取得的資料,研究人員發現,三個宇宙初期的星系可能正在活躍地形成。當時宇宙的年齡只有4億至6億年。

韋伯太空望遠鏡的觀測資料顯示,這些星系被氣體包圍著。研究人員猜想這些氣體幾乎全部是氫和氦,它們是最早存在於宇宙中的元素。

韋伯太空望遠鏡的儀器非常敏感,以至於它們可以偵測到這些星系四周有不尋常數量的密集氣體。這些氣體最終會促成星系內的新星形成。

丹麥哥本哈根大學(University of Copenhagen)宇宙黎明中心(Cosmic Dawn Center,簡稱DAWN)的天體物理學助理教授海因茨(Kasper Heintz)說:「如果沒有韋伯太空望遠鏡,我們就無法觀測到這些非常早期的星系,更不要說獲知這麼多有關其形成的訊息。」

在韋伯太空望遠鏡的圖片中,這些星系看起來像模糊的紅色污跡,這就是為什麼光譜這個額外的資料對研究人員做出結論很重要。這些光譜顯示,來自這些星系的光被大量中性的氫氣吸收。

這項研究的報告撰寫人之一、DAWN的天體物理學副教授沃森(Darach Watson)表示,這些氣體一定是分布得很廣,而且覆蓋星系的很大一部分。它們會持續冷卻並凝結成塊,然後形成新的恆星。

宇宙在誕生幾億年後經歷了再電離時代(Era of Reionization),變得很不一樣。恆星與星系之間的氣體大多是不透明的。宇宙各地的氣體只有在大爆炸發生(指宇宙誕生)大約10億年之後才變得透明。這是因為星系中的恆星使其附近的氣體升溫和電離,最終導致這些氣體變得完全透明。

經由比對韋伯太空望遠鏡的資料與恆星形成的模型,研究人員也發現,這些星系中的恆星主要都是年輕的恆星。沃森說,這意味著這些星系還沒有足夠的時間生成其大多數的恆星。

這項研究的另一名報告撰寫人、DAWN的天體物理學副教授布拉默(Gabriel Brammer)說:「在韋伯太空望遠鏡啟用之前,這些遙遠星系的圖片和資料是不可能取得的。」

在未來,研究人員仍有很多問題有待解決。比如說,這些星系的中央和周圍有多少氣體?它們是原始的氣體,或含有比較重的元素?

海因茨說,研究的下一步是建立星系的大型統計樣本,並詳細地量化其特徵的普及程度和引人注目的地方。

上述研究成果於5月24日發表在《科學》(Science)期刊上。

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