由澳大利亞斯威本科技大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，使用ESO甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）250小時(shí)的觀測期間發(fā)現(xiàn)，在僅僅3億年的時(shí)間里，溫暖的碳含量突然增加了5倍。

圖說：透過測量古代星系周圍氣體中的碳密度，對(duì)130億年前的宇宙狀態(tài)有了新的認(rèn)識(shí)。 圖片來源：Swinburne University of Technology

第一個(gè)星系的形成標(biāo)志著宇宙歷史上的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 大質(zhì)量恒星釋放的高能光子，開始了宇宙的再電離，恒星核合成導(dǎo)致了第一批重元素的產(chǎn)生，然后通過超新星爆炸釋放到周圍的氣體中。 然而，對(duì)于第一個(gè)星系形成的時(shí)間以及其如何塑造周圍環(huán)境的特性，人們所知甚少。

研究人員發(fā)現(xiàn)溫暖氣體中的碳含量約在130億年前迅速增加，這可能與稱為再電離時(shí)期的大規(guī)模氣體加熱有關(guān)，雖然之前的研究表明暖碳在增加，但需要更大的樣本來提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確測量增長的速度，因此，團(tuán)隊(duì)對(duì)這種快速演變提出了兩種可能的解釋。 首先，星系周圍的碳最初會(huì)增加，僅僅是因?yàn)橛钪嬷杏懈嗟奶肌?在第一批恒星和星系形成的時(shí)期，大量的重元素正在形成，因在有恒星之前未曾有過碳。 因此，快速上升的一個(gè)可能原因就是我們看到了第一代恒星的產(chǎn)物。 但我們也發(fā)現(xiàn)了同時(shí)期冷碳數(shù)量減少的證據(jù)，這表示碳的演化過程可能有兩個(gè)不同的階段–在發(fā)生再電離時(shí)迅速上升，隨后趨于平緩。

多虧了8米的VLT，讓我們可以觀察到一些最遙遠(yuǎn)的類星體，它們就像手電筒般，照亮了從早期宇宙到地球途中的星系。 當(dāng)類星體的光在其130億年的宇宙之旅中穿過星系時(shí)，一些光子被吸收，在光中形成獨(dú)特的條碼狀圖案，這些圖案使我們可以對(duì)其分析，并確定星系中氣體的化學(xué)成分和溫度，給出了宇宙發(fā)展的歷史畫面。 這些條碼是由VLT X-SHOOTER光譜儀所捕獲，它將星系的光分成不同的波長，如同光通過棱鏡一樣，讓我們得以讀取條碼并測量每個(gè)星系的特性。 而結(jié)果與最近的研究一致，顯示星際空間的中性氫含量大約在同一時(shí)間迅速減少。 相關(guān)研究成果將發(fā)表于《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》期刊上。 （編譯/趙瑞青）

資料來源：SCI NEWS