天文学家测量到早期宇宙中星系周围的碳含量

由澳大利亚斯威本科技大学领导的研究团队，使用ESO甚大望远镜（VLT）250小时的观测期间发现，在仅仅3亿年的时间里，温暖的碳含量突然增加了5倍。

图说：透过测量古代星系周围气体中的碳密度，对130亿年前的宇宙状态有了新的认识。 图片来源：Swinburne University of Technology

第一个星系的形成标志着宇宙历史上的一个重要转折点。 大质量恒星释放的高能光子，开始了宇宙的再电离，恒星核合成导致了第一批重元素的产生，然后通过超新星爆炸释放到周围的气体中。 然而，对于第一个星系形成的时间以及其如何塑造周围环境的特性，人们所知甚少。

研究人员发现温暖气体中的碳含量约在130亿年前迅速增加，这可能与称为再电离时期的大规模气体加热有关，虽然之前的研究表明暖碳在增加，但需要更大的样本来提供统计数据，以准确测量增长的速度，因此，团队对这种快速演变提出了两种可能的解释。 首先，星系周围的碳最初会增加，仅仅是因为宇宙中有更多的碳。 在第一批恒星和星系形成的时期，大量的重元素正在形成，因在有恒星之前未曾有过碳。 因此，快速上升的一个可能原因就是我们看到了第一代恒星的产物。 但我们也发现了同时期冷碳数量减少的证据，这表示碳的演化过程可能有两个不同的阶段–在发生再电离时迅速上升，随后趋于平缓。

多亏了8米的VLT，让我们可以观察到一些最遥远的类星体，它们就像手电筒般，照亮了从早期宇宙到地球途中的星系。 当类星体的光在其130亿年的宇宙之旅中穿过星系时，一些光子被吸收，在光中形成独特的条码状图案，这些图案使我们可以对其分析，并确定星系中气体的化学成分和温度，给出了宇宙发展的历史画面。 这些条码是由VLT X-SHOOTER光谱仪所捕获，它将星系的光分成不同的波长，如同光通过棱镜一样，让我们得以读取条码并测量每个星系的特性。 而结果与最近的研究一致，显示星际空间的中性氢含量大约在同一时间迅速减少。 相关研究成果将发表于《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》期刊上。 （编译/赵瑞青）

资料来源：SCI NEWS

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