根據(jù)一項(xiàng)近日發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上的新研究,132億年前的“超高溫恒星工廠”被發(fā)現(xiàn),其恒星形成率遠(yuǎn)超銀河系,下面我們來(lái)看看這具體是怎么回事。
當(dāng)我們看到某個(gè)物體時(shí),其實(shí)看到的是它過(guò)去時(shí)的樣子,這是因?yàn)楣馑偈怯邢薜模魏挝矬w發(fā)出的光,都需要一定的時(shí)間才能傳到我們的眼睛,在日常生活中,這種延遲極為微小,完全可以忽略不計(jì),但在宇宙尺度上,情況卻完全不一樣。
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我們知道,宇宙中的距離動(dòng)輒就是以光年計(jì),而1光年就是光在宇宙空間中直線(xiàn)傳播1年距離,所以當(dāng)我們看到1光年外的天體時(shí),其實(shí)是它在1年前的樣子,100光年外的天體,就是它在100年前的樣子……
實(shí)際上,此次發(fā)現(xiàn)的“超高溫恒星工廠”,是一個(gè)名為“MACS0416 Y1”的星系,觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,它在天空中位于波江座方向,距離我們大約132億光年,而這也就意味著,它發(fā)出的光經(jīng)歷了大約132億年的時(shí)間才抵達(dá)地球,所以我們現(xiàn)在看到的,其實(shí)是它在132億年前的樣子。
根據(jù)介紹,在此之前,韋伯望遠(yuǎn)鏡(JWST)已經(jīng)在紅外波段對(duì)“MACS0416 Y1”進(jìn)行了觀測(cè),并捕捉到了其內(nèi)部電離氣體的微弱信號(hào),暗示了其中存在塵埃,然而僅憑紅外波段,卻無(wú)法準(zhǔn)確揭示其內(nèi)部的熱力學(xué)性質(zhì)。
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為了更加深地了解“MACS0416 Y1”,此次研究使用了位于智利高海拔沙漠中的“阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列”(ALMA),對(duì)其進(jìn)行了高靈敏度成像。
與韋伯望遠(yuǎn)鏡不同的是,ALMA觀測(cè)的是波長(zhǎng)更長(zhǎng)的無(wú)線(xiàn)電波,而這正是探測(cè)被星光加熱的冷塵埃熱輻射的最佳波段。
觀測(cè)結(jié)果表明,“MACS0416 Y1”在亞毫米波段表現(xiàn)出異常的高亮度,經(jīng)過(guò)黑體輻射模型的擬合,科學(xué)家驚訝地發(fā)現(xiàn),該星系內(nèi)部塵埃的平均溫度居然高達(dá)90K。
科學(xué)家指出,這是一個(gè)異常高的數(shù)值,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)理論上的平均水平(30-50K),而這也就意味著,那里的塵埃沐浴在某種強(qiáng)烈的輻射場(chǎng)中。具體是什么呢?此次研究給出的答案是,這是一種被稱(chēng)為“星暴”(Starburst)的爆發(fā)式恒星形成活動(dòng)。
在這種情況下,“MACS0416 Y1”中密集誕生的巨大而年輕的恒星,會(huì)釋放出非常強(qiáng)烈的短波輻射,進(jìn)而導(dǎo)致了該星系內(nèi)部塵埃的平均溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了理論值,也正是因?yàn)槿绱耍@個(gè)星系才被稱(chēng)為“超高溫恒星工廠”(Superheated star factory )。
為了搞清楚“MACS0416 Y1”的“星暴”到底有多厲害,科學(xué)家利用現(xiàn)有的觀測(cè)數(shù)據(jù)建立起了理論模型,結(jié)果發(fā)現(xiàn),“MACS0416 Y1”每一年新形成的恒星總質(zhì)量,至少相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量的180倍,作為對(duì)比,我們銀河系每年新形成的恒星總質(zhì)量,大約只有太陽(yáng)質(zhì)量的1至4倍……
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科學(xué)家指出,此次發(fā)現(xiàn)表明,早期宇宙中星系的“成長(zhǎng)”并不總是平穩(wěn)的,在有些時(shí)候,它們也可能出現(xiàn)短暫而劇烈的“星暴”,在極短時(shí)間內(nèi)迅速積累大量恒星質(zhì)量,而這種突發(fā)式增長(zhǎng),就為我們解釋“為何在宇宙誕生不久就能看到質(zhì)量巨大的星系”這個(gè)問(wèn)題,提供了重要線(xiàn)索。
之所以說(shuō)是“重要線(xiàn)索”,是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在并不知道這樣的“超高溫恒星工廠”在早期宇宙中有多普遍。就目前的情況來(lái)看,相關(guān)的研究仍在進(jìn)行之中,期待在未來(lái)的日子里,科學(xué)家能更清晰地描繪出早期宇宙到底是什么樣子。
參考資料:A warm ultraluminous infrared galaxy just 600 million years after the big bang, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 544, Issue 2, Pages 1502–1513, doi.org/10.1093/mnras/staf1714
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