在早期宇宙中 “超热的”恒星工厂正在比银河系180倍更快产生恒星

By Robert Lea published 10 hours ago

Astronomy

 “即便这是我们第一次已经看到一个这样的星系，但我们认为在那里可能有更多。”

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由詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的Y1星系，被圈出的红色颗粒。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria, Spain), J. D’Silva (U. Western Australia), A. Koekemoer (STScI), J. Summers & R. Windhorst (ASU), and H. Yan (U. Missouri))

天文学家已经发现了一个超热的“恒星工厂”，刚好存在在大爆炸后8亿年。一个被称为Y1的星系恒星工厂正在以比银河系更快180倍的速度诞生恒星。发现这样一个以前未知的恒星诞生的极端区域可以帮助科学家解释星系如何在早期宇宙中如此快的生长了。

该团队通过首先测量Y1它的超热宇宙尘埃的温度发现了Y1的性质。利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA），研究人员能够来分析被原始星系发射的光，该光一直朝向地球旅行了130亿年。

科学家们说这揭示了在宇宙历史中一个以前隐藏的时代。瑞典查尔姆斯理工大学的团队负责人巴克斯（Tom Bakx）在一份声明中说：“我们正在看回到当宇宙正在比今天远更快制造恒星的时代。之前的观测揭示了在这个星系中存在尘埃，使它成为我们已经从来直接探测到来自辉光尘埃的光的最远星系。这使我们怀疑这个星系可能正在运行一种不同的、超热的恒星工厂。为确保，我们开始来测量它的温度” 。

这项研究是由天文学家来了解被称为“种群三恒星（POP III）”第一代恒星形成的条件持续努力的一部分。这些条件被认为与太阳等现代恒星或种群 I恒星被诞生的条件是非常不同的。

旅行的恒星工厂

恒星被在广袤的致密气体和尘埃复合体中锻造，如当地宇宙中的猎户座星云和船底座星云。这些星云是明亮的，是因为它们的恒星形成气体和尘埃被在它们内的年轻大质量恒星的光照亮。这种照明既覆盖人眼可见的光，也覆盖电磁波谱的红外和无线电区域的更长波长的光。

巴克斯说：“在这样的波长下，星系被滚滚的发光尘埃颗粒照亮。当我们看到这个星系与其他波长相比有多明亮照耀时，我们立刻知道我们正在看到某些真正特别的东西” 。

这一暴露得益于阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的灵敏度成为可能，阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列由位于智利北部阿塔卡马沙漠地区的66个无线电天线组成，它的Band 9仪器被调谐到特定波长的光。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列允许巴克斯和同事来确定Y1的尘埃在零下356华氏度（零下180摄氏度）左右的温度下辉光。

日本名古屋大学的研究小组成员田村洋一说：“与地球上的家庭尘埃相比这里的温度当然冷的，但它比我们已经见过的任何其他可比较的星系都远更温暖，这证实了它真的是一个极端的恒星工厂。即便这是我们已经第一次看到一个这样的星系，但我们认为在那里可能还有更多。像Y1这样的恒星工厂在早期宇宙中可能一直是常见的”。

虽然Y1正在产生恒星，并且以每年约180个太阳质量的难以置信的速度增长，就像该团队观察到它在130亿年前那样，但这次星爆期不会已经持续太久，至少不在宇宙学术语上。然而，科学家们确实理论化这些强烈的恒星形成或星爆时期可能在早期星系中一直是常见的，但目前被隐藏在我们的观望中。

巴克斯说，“我们不知道这种相在早期宇宙中多常见，因此在未来我们要寻找更多这样的恒星工厂的例子”。“我们还计划利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的高分辨率能力来更仔细观察这个星系如何工作” 。

由詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRCAM（蓝色和绿色）和ALMA（红色）看到的Y1星系和它的周围环境。(Image credit: NASA, ESA, CSA (JWST), T. Bakx/ALMA (ESO/NRAO/NAOJ))

对Y1的进一步调查可能帮助回答关于早期宇宙中星系的一个挥之不去的谜题。先前的研究已经表明，原始星系被充满有比它们的更老的恒星群能创造的还要多的尘埃。Y1的相对高温可能对这个谜题摆出一个答案，提示大量的灰尘实际上是一种错觉。

熨斗研究所和哥伦比亚大学的团队成员劳拉（Laura Somovigo）说：“在早期宇宙中的星系似乎太年轻不能包含它们尘埃的量。这是奇怪的，因为它们没有足够的老恒星，围绕这些恒星大多数尘埃颗粒被创造，但是少量的暖尘能刚好和大量的冷尘一样明亮，这正是我们在Y1中看到的”。

“即便这些星系还很年轻，还不包含太多重元素或尘埃，但它们确实既热又亮” 。

该团队的研究于周三（11月12日）发表在《 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》上.