最遙遠星系驚現氧氣顛覆天文學家認知

2025-03-24 | 來源: 自由時報 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

這張影像顯示了已知最遙遠星系JADES-GS-z14-0的精確位置，在船底座星座（Fornax）中呈現為一個極其微小的光點。（圖：Space Telescope Science Institute Office of Public Outreach）

天文學家在距離地球134億光年的JADES-GS-z14-0星系中，檢測到氧氣與重金屬元素。這項突破性發現顯示，早期宇宙的星系形成速度可能遠超科學家先前預期。這個星系是目前已知最遙遠的星系，其光線穿越134億光年才抵達地球，呈現宇宙僅3億歲時的景象。

美國有線電視新聞網（CNN）報導，這一發現源於2024年1月韋伯太空望遠鏡（JWST）的觀測。荷蘭萊頓大學萊頓天文台博士候選人斯豪斯（Sander Schouws）指出，這個星系體積龐大且異常明亮，含有的重元素比預期多十倍。他形容這就像「在只應該有嬰兒的地方發現了一個青少年」。

研究團隊利用智利阿塔卡馬沙漠的阿塔卡馬大型毫米及次毫米陣列（ALMA），進一步確認了這些發現。

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科學家估計，宇宙誕生於138億年前的大爆炸。從JADES-GS-z14-0發出的光抵達地球耗時134億年，這意味著我們看到的景象是宇宙誕生後約3億年的狀態。研究結果3月20日發表於《天體物理學期刊》（The Astrophysical Journal）和《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）。斯豪斯表示，這些發現顛覆了對早期星系形成的傳統假設。

早期星系通常由氫和氦等輕元素構成，重元素如氧和金屬應隨恒星演化逐漸產生。然而，JADES-GS-z14-0卻展現出異乎尋常的成熟度。義大利比薩高等師范學校助理教授卡尼亞尼（Stefano Carniani）解釋，大量氧氣表明已有數代大質量恒星誕生並死亡，這些重元素加速了星系的成長。

這個星系的亮度與規模同樣令人驚訝。在韋伯望遠鏡調查的700個遙遠星系中，它雖是最遠的，卻名列第三亮。斯豪斯比喻道，這就像「在燭光中看到粗芯蠟燭的熊熊火焰」。科學家推測，早期星系可能孕育了更多大質量恒星，從而提升整體光度。

歐洲南方天文台天文學家波平（Gerg? Popping）表示，氧氣的明確檢測證實星系在大爆炸後迅速成形，凸顯ALMA在探索宇宙起源中的重要性。研究團隊強調，單一桉例尚不足以改寫理論，未來需更多觀測來驗證這是否為特例。