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這個(gè)充滿塵埃的星系形成于大爆炸后不到10億年

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天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異常遙遠(yuǎn)的恒星形成星系，它發(fā)出的光花了130億年才到達(dá)地球。然而，也許最令人難以置信的是，這個(gè)星系是在沒有引力透鏡現(xiàn)象的幫助下直接觀測到的。

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這個(gè)星系被稱為MAMBO-9，它實(shí)際上是被西班牙的Max-Planck毫米輻射熱計(jì)(MAMBO)探測到的。該儀器被安裝在西班牙的IRAM 30米望遠(yuǎn)鏡上。當(dāng)時(shí)，天文學(xué)家無法分辨該星系與地球的距離，因?yàn)樗墓舛鹊偷昧钊穗y以置信。天文學(xué)家只能知道它很遠(yuǎn)，但是無法知道具體有多遠(yuǎn)。

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但是現(xiàn)在，位于智利安第斯山脈的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)做到了。發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》(Astrophysical Journal)上的一項(xiàng)新研究認(rèn)為，MAMBO-9距離地球130億光年。這是一個(gè)了不起的觀測結(jié)果，因?yàn)橛钪姹旧硪呀?jīng)有138億年的歷史了。MAMBO-9在宇宙大爆炸后僅僅9.7億年就形成了。這個(gè)古老的星系就像一個(gè)時(shí)空的入口，或許讓天文學(xué)家能夠更一步看到宇宙在形成的最初階段的樣子。

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更古老的星系之前也被發(fā)現(xiàn)過，包括星系SPT0311-58，它在宇宙大爆炸后僅7.8億年形成。MAMBO-9星系的特別之處在于，它是由望遠(yuǎn)鏡直接觀測到的距離最遠(yuǎn)的、隨后也是最古老的塵埃星系，沒有引力透鏡效應(yīng)的好處——在這種效應(yīng)中，前景星系的引力會(huì)扭曲后面星系發(fā)出的光線。

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來自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的天文學(xué)家、這項(xiàng)新研究的主要參與者凱特琳·凱西在一份新聞稿中說:“我們?cè)贏LMA的一次新觀測中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)星系，這次觀測專門用來識(shí)別早期宇宙中形成塵埃恒星的星系?！边@個(gè)觀測的特別之處在于，這是我們所見過的距離最遠(yuǎn)的塵埃星系，而且是很清晰的。

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凱西所說的塵埃星系指的是大量充滿塵埃、恒星形成的星系這類星系每年可以產(chǎn)生數(shù)千個(gè)太陽質(zhì)量的恒星，其中一個(gè)太陽質(zhì)量相當(dāng)于我們太陽的質(zhì)量。相比之下，銀河系每年產(chǎn)生的恒星大約相當(dāng)于3個(gè)太陽質(zhì)量的恒星。這些巨大的恒星工廠大多是在宇宙達(dá)到一定成熟水平后很久才形成的，但有些在大爆炸后不到10億年就被觀測到了，包括前面提到的SPT0311-58。鑒于塵埃星系出現(xiàn)的時(shí)間出奇的早，它們很可能在早期宇宙的發(fā)展中扮演了重要的角色。

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凱西和她的同事還測量了MAMBO-9中壓縮的氣體和塵埃的總質(zhì)量，這個(gè)原始星系包含的氣體和塵埃的質(zhì)量是銀河系所有恒星質(zhì)量的10倍。這是一個(gè)非常有利的證據(jù),它意味著在大約130億年前MAMBO-9就已經(jīng)開始蓄力產(chǎn)生絕對(duì)大多數(shù)恒星(但我們無法直接看到它們,除非我們能觀察到MAMBO-9接下來的40億到60億年或更久)。

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天文學(xué)家在探測過程中發(fā)現(xiàn)，星系的兩個(gè)可分辨部分正在合并。

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在給天文在線的一封電子郵件中，來自美國宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)平流層紅外天文觀測站(SOFIA)的資深科學(xué)家、天文學(xué)家羅伯特·明欽(Robert Minchin)說，這篇新論文看起來確實(shí)很有趣。

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沒有參與這項(xiàng)研究的羅伯特表示，與引力透鏡星系不同的是，MAMBO-9沒有發(fā)生扭曲。ALMA已經(jīng)能夠?qū)⒃捶纸獬梢粚?duì)星系，這對(duì)星系很可能正在合并的過程中,我們基本上看到的是一個(gè)處于形成過程中的星系，甚至可以觀測具體是哪一種物質(zhì)觸發(fā)了星系爆發(fā)。

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正如前面提到的，MAMBO-9早已被觀測到，但直到現(xiàn)在天文學(xué)家才能夠確定它具離地球的距離。

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明欽說，觀測數(shù)據(jù)中已經(jīng)有很多可能同樣有趣的來源，但還沒有得到光譜上的確認(rèn)。不幸的是，這樣的確認(rèn)需要大量昂貴的望遠(yuǎn)鏡時(shí)間。

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展望未來，凱西和她的同事們希望利用ALMA來尋找相似的古老和遙遠(yuǎn)的星系，以了解它們?cè)诋?dāng)時(shí)有多么普遍，并弄清楚它們是如何在大爆炸后這么短時(shí)間內(nèi)獲得如此多的氣體和塵埃的。

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作者: George Dvorsky

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