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翻譯：楊幸允

校對：牧夫校對組

編排：陳宏宇

后臺：朱宸宇

https://public.nrao.edu/news/alma-reveals-stunning-details-of-infant-galaxies-in-the-early-universe-3/

開創(chuàng)性的巡天觀測為天文學家們提供了宇宙幼年時期星系形成的前所未有的景象

藝術(shù)家筆下早期宇宙中星系形成的過程：這其中包含幾群產(chǎn)星星系，紅色的為碳氣體，黑色的為暗塵。阿塔卡馬大型毫米波陣的“水晶”（CRISTAL）巡天計劃觀測到的許多星系都詳細記錄了星系形成的過程。圖片來源：（美國）國家科學基金會（NSF）、聯(lián)合大學公司（AUI）、美國國家射電天文臺（NSF NRAO）和B.·薩克斯頓（B. Saxton）

利用國家射電天文臺的合作伙伴阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列，天文學家進行了一項大型、全面、詳細的研究，對宇宙早期星系的面貌有了更好的了解。“水晶”巡天計劃（[CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA——利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列觀測產(chǎn)星星系中星際介質(zhì)的CII譜線）可以回看宇宙只有大約 10 億歲的時候的樣子，那時我們的宇宙還只是個一兩歲的孩子。這些觀測有助于科學家們了解星系是如何從原始氣云中形成并演變成我們今天看到的結(jié)構(gòu)的。

“阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列極佳的觀測能力可以穿透塵埃和氣體，讓我們看到這些遙遠星系中的非凡細節(jié)。”智利康塞普西翁大學（Universidad de Concepción）的羅德里戈·伊格納西奧·埃雷拉·卡穆斯（Rodrigo Ignacio Herrera Camus）說，“我們看到的不僅僅是一團一團的光；我們能夠分辨這些星系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并了解它們內(nèi)部發(fā)生的過程”。

“水晶”巡天觀測的重點目標是有星系質(zhì)量與其產(chǎn)星率之間典型關(guān)系的產(chǎn)生星系。阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列對這些星系的觀測結(jié)果表明:

它們有多樣的形狀和運動： 一些星系有有序旋轉(zhuǎn)的跡象，這表明它們是早期形成的盤星系。其他星系則有混亂的運動和不穩(wěn)定的形狀，這表明多個星系正在發(fā)生碰撞和并合。

它們有擴展開的氣體云：通過探測處于電離的碳原子產(chǎn)生的特定類型的輻射，阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列探測到的氣體云的范圍遠遠超出了正在形成恒星的區(qū)域。這表明這些巨大的氣體庫環(huán)繞著這些星系，它們可能會為將來的恒星形成提供燃料，也可能會被強大的外向流排出。

恒星形成區(qū)塊： 許多星系的恒星形成都是在分散的區(qū)塊中，這為我們了解恒星是如何在這些早期星系中誕生的提供了線索。

其中一個特別引人矚目的發(fā)現(xiàn)是一個名為 CRISTAL-10 的星系；它的電離碳輻射流量遠低于其遠紅外光。這一比例與近域宇宙中最亮和被塵埃遮蔽最多的星系之一Arp220星系相似。對CRISTAL-10星系的進一步研究可以揭示早期宇宙中星際介質(zhì)的能量來源和物理狀態(tài)。

利用“水晶”巡天計劃的研究繪制的早期星系形成的全家福。圖片來源：arXiv:2505.06340

“在阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列之前，‘水晶’巡天觀測提供的這種詳細數(shù)據(jù)是不可能被實現(xiàn)的?！卑＠桌た滤拐f，“我們現(xiàn)在有一幅新的早期星系演化的全家福。這些觀測結(jié)果正在挑戰(zhàn)我們現(xiàn)有的星系形成模型，并為相關(guān)研究提供了新的方向?！?br/>

“水晶”巡天計劃展現(xiàn)了阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列研究早期宇宙中星系演變的能力。通過追蹤幫助恒星形成的冷氣體和塵埃，阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列正在幫助科學家們拼寫出我們銀河系這樣的星系的形成故事。

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

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紅與藍色的昴宿星團

如果你曾仰望夜空，看到一群大小和滿月相近的恒星，那會是昴宿星團（M45）。 昴宿星團或許是地球天空中最著名的星團，即使在有光害的城市，仍然能看見到它最明亮的數(shù)顆成員星。 而在黝黑無光害的夜空中，人類的肉眼甚至可以看到環(huán)拱在昴宿星團周圍的氣體與塵埃云氣。 在昴宿星團里，明亮泛藍有七姐妹之稱的成員星，照亮了周遭的塵埃，造就了在長曝光影像里的彌漫藍色光暈。 不僅如此，這些宇宙塵?？磥砜崴拼怪鄙吓e的空靈手臂。 而整個結(jié)構(gòu)，則像是鑲在宇宙最豐富元素氫散發(fā)的泛紅輝光里。 這幅總曝光時間將近25小時的主題影像，是由位在美國德州的Starfront天文臺攝于去年。

影像提供與版權(quán)： Ogetay Kayali （Michigan Tech U.）

文稿： Ogetay Kayali （Michigan Tech U.)

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