距地128亿光年星系中发现水

距地128亿光年星系中发现水

距地128亿光年星系

根据位于智利沙漠的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）最新观测结果，美国伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校天文学家在距离地球近128.8亿光年、早期宇宙中质量最大的星系SPT0311-58中发现了水和一氧化碳。大量检测到这两种分子表明，在早期形成元素后不久，分子宇宙就变得强大了。这是迄今为止对早期宇宙中一个星系的分子气体含量的最详细研究，也是在常规恒星形成星系中对水分子的最远探测。

SPT0311-58实际上由两个星系组成，于2017年首次被发现，其形成时正值宇宙再电离时期。再电离时期发生在宇宙只有7.8亿岁的时候，当时一批恒星和星系正在诞生（现今宇宙约140亿岁）。科学家们认为，两个星系可能正在合并，最终演化成目前已知的质量最大的高红移星系。与早期宇宙中的其他星系相比，它拥有更多的气体和尘埃，让人们有机会观察丰富的分子，并更好地了解这些创造生命的元素如何影响早期宇宙的诞生、成长和演化。

距地128亿光年星系中发现水

“利用ALMA对统称为SPT0311-58的星系中的分子气体进行高分辨率观测，我们在其中较大的星系中检测到了水和一氧化碳分子。”伊利诺伊大学天文学家、新研究首席研究员斯里瓦尼雅鲁古拉说，“尤其是氧和碳，它们是第一代元素，在一氧化碳和水的分子形式中，它们对生命至关重要。”

尤其是水，是宇宙中第三丰富的分子，仅次于分子氢和一氧化碳。雅鲁古拉称，宇宙中的尘埃吸收了来自银河系恒星的紫外线辐射，并以远红外光子的形式重新发射出去。这进一步刺激了水分子，产生了能够观察到的水的“发射”。这种相关性可用于开发水作为恒星形成的示踪剂，并将其应用于宇宙学尺度上的星系。

“早期星系形成恒星的速度是银河系的几千倍。”雅鲁古拉说。研究这些早期星系的气体和尘埃含量可让我们了解它们的性质，比如有多少恒星正在形成，气体转化成恒星的速度，星系之间以及与星际介质的相互作用等。

雅鲁古拉表示，这项研究不仅有助于研究宇宙中水可能存在的位置和距离，还引发了一个大问题：宇宙中这么早就聚集了这么多气体和尘埃，是如何形成恒星和星系的？想要得知答案，就需要对这些以及类似的恒星形成星系进行进一步研究，以更好地了解早期宇宙的结构形成和演化。

关于ALMA：

天文观测

阿塔卡玛大型毫米波天线阵(Atacama Large Millimeter Array，缩写为ALMA)是来自北美、欧洲和亚洲的一些国家或地区科研机构合作建造的大型射电望远镜阵列，预计于2012年开始投入运行。阿塔卡玛大型毫米波天线阵建成时将由66个无线电天线组成，分布范围最远可达10英里，它将是世界上最大、最先进的射电望远镜阵列。

阿塔卡玛大型毫米波天线阵位于智利北部查南托高原的拉诺德查南托天文台，地处安第斯山脉5000多米海拔的山顶之上，距离智利著名的古迹圣佩德罗阿塔卡玛约40公里，距离海港城市安托法加斯塔约275公里。这里是地球上气候最干燥的地区之一，海拔高，非常适合毫米波天文观测。

到2013年，工程师将安装至少60多架直径为12米、重100吨的碟形天线(外加4个小型天线)。安装完成后，它们将共同捕获能够穿过星际尘埃云的窄谱辐射，让科学家能够观测到恒星形成过程中的引力坍缩，以及100亿年前发射的、来自遥远宇宙的红移辐射。