圖說：這張照片顯示的是NASA/ESA哈勃太空望遠鏡拍攝的MACS J1149.5+2223星系團，其中小圖是星系MACS1149-JD1，在放大圖中，存在的氧氣用紅色標出。
據《自然》雜誌5月16日刊發的一篇研究論文稱，一組國際天文學家利用南美洲的阿塔卡馬射電望遠鏡陣列（ALMA）觀察到了一個名為“MACS1149-JD1”的遙遠星系。他們探測到了該星系中被電離的氧氣所發射出的微弱光波。當這一紅外光波穿越太空時，宇宙的不斷膨脹使得其波長在到達地球並被ALMA捕捉到時已經被拉長了十倍以上。研究小組推測，這一信號是在133億年前（即大爆炸後5億年）發射出的，這使得其成為迄今為止人類望遠鏡所探測到的距離最遙遠的氧氣，而氧的存在是一個明顯跡象，表明該星系中曾經甚至還存在過若干代更早的恆星。
該論文的主要作者、日本大阪產業大學（Osaka Sangyo University）和日本國家天文臺（National Observatory of Japan）的研究員橋本雄（Takuya Hashimoto）說：“在看到ALMA觀測數據中有遙遠的氧氣信號，我非常激動。這一發現將推進和拓寬可觀測宇宙研究的前沿。”
除了ALMA所採集到的氧氣信號以外，歐洲南方天文臺（ESO）的超大望遠鏡（VLT）也探測到了相對較弱的氫氣發射信號，根據這一結果所測定的地球到該星系的距離與氧觀測計算出的距離是一致的，這就使得MACS1149-JD1成為有著精確距離測量值的最遙遠星系，同時也是ALMA和VLT有史以來所觀測到的離地球最遠的星系。
英國倫敦大學學院（UCL）研究員、論文的第二作者尼古拉斯·拉波特（Nicolas Laporte）解釋說:“這個星系出現在宇宙只有5億年曆史的時候，但那時宇宙中已有了一群發展成熟的恆星。因此，我們可以利用這個星系來探索一個更早、完全未知的宇宙歷史時期。”
宇宙大爆炸後的一段時間裡，宇宙中並沒有氧氣，最早的氧元素是由宇宙中第一顆恆星的核聚變所產生的，然後在這些恆星死亡時被釋放出來。在MACS1149-JD1中發現的氧氣表明，這批早期恆星在宇宙開始5億年後就已經形成並排放出氧氣。然而，最早恆星形成於什麼時候呢？為了找出原因，研究小組利用NASA/ESA哈勃太空望遠鏡和NASA斯皮策太空望遠鏡捕獲的紅外線數據重建了MACS1149-JD1的早期歷史。他們發現，觀測到的星系亮度能很好地用一種模型進行解釋，在該模型中恆星形成的起始時間與宇宙開始僅僅2.5億年後這一時間點是相吻合的。
在MACS1149-JD1中所觀察到的恆星成熟度引出了另一個問題：第一個星系是何時從完全黑暗的“宇宙黎明”時期中誕生的？通過斷定MACS1149-JD1的年齡，該團隊已經有效地證明了星系開始存在的時期比我們目前能直接探測到的要早。倫敦大學學院的資深天文學家、該論文的合著者理查德·埃利斯（Richard Ellis）總結道：“確定宇宙黎明始於何時，就如同宇宙學和星系形成學說中萬眾追逐的聖盃一樣。對於MACS1149-JD1的新觀測結果讓我們正在靠近宇宙中星光誕生的起點！因為我們（地球上的生物）都是由恆星物質材料加工過後而生成的，所以這（項研究）真的是尋找我們自己的起源。”
來源：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180516131214.htm
閱讀更多 科技工作者 的文章
