查尔姆斯大学科学家的一项开创性研究揭示了两个早期宇宙星系中前所未有的分子细节，促进了我们对它们恒星形成活动的理解。
由瑞典查尔姆斯理工大学领导的一组科学家已经研究了早期宇宙中的两个星系，其中包含极高产的恒星工厂。使用强大的望远镜将星系的光分成单独的颜色，科学家们惊讶地发现了来自许多不同分子的光 – 在这样的距离上比以往任何时候都更多。研究人员认为，这样的研究可能会彻底改变我们对宇宙年轻时最活跃星系生命的理解。
揭开早期星系的本质
当宇宙年轻时，星系与今天庄严的螺旋星系截然不同，后者充满了柔和的太阳和五颜六色的气体云。新恒星的诞生速度比今天的宇宙快数百倍。然而，其中大部分都隐藏在厚厚的尘埃层后面，这使得科学家们发现这些恒星工厂的秘密成为一项挑战——直到现在。通过用强大的望远镜研究最遥远的星系，天文学家可以瞥见这些工厂是如何创造出如此多的恒星的。
来自许多不同分子的光揭示了遥远恒星工厂的秘密。该插图显示了在遥远的星系NCv1.143中发现的分子的表示，叠加在哈勃望远镜在可见光下拍摄的附近宇宙中类似星系NGC 572的图像上。
在12月14日发表在《天文学与天体物理学》杂志上的一项新研究中，由查尔姆斯大学天文学家杨晨涛领导的一组科学家使用法国NOEMA（NOrthern Extended Millimetre Array）的望远镜，以了解更多关于这些早期恒星工厂如何设法创造如此多的恒星的信息。杨和他的同事们测量了早期宇宙中两个发光星系的光，其中一个被归类为类星体，并且恒星形成率都很高。
“我们知道这些星系是巨大的恒星工厂，也许是宇宙有史以来最大的星系之一。为了能够了解它们是如何工作的，我们测量了它们波长约为一毫米的光，希望能收集到新的线索，“杨晨涛说。
来自遥远星系的分子见解
事实证明，这些测量结果的成功超出了科学家的预期。在他们从两个星系记录的光线中，他们发现了许多不同种类分子的痕迹。从这些星系的深处，从新恒星诞生的气体和尘埃云中发出许多不同波长的光。
“这是一种惊人的色彩爆炸，在人眼看不到的色调中。但是通过将我们的观察与我们的物理和化学知识相结合，我们可以理解颜色的含义，并了解不同星系之间存在哪些差异，“ESO和智利联合ALMA天文台的天文学家SergioMartín解释道，研究小组成员。
来自许多不同分子的光揭示了遥远恒星工厂的秘密。该插图显示了在遥远的星系APM 08279+5255中发现的分子的表示，叠加在哈勃望远镜在可见光下拍摄的附近宇宙中类似星系IC 5063的图像上。这两个星系的中心都有一个活跃的超大质量黑洞。
通过分析每个星系的光谱 – 它们的光的单个颜色 – 科学家们能够识别出13个分子，其中一些分子以前从未在如此遥远的星系中见过。每个分子都提供了关于恒星之间空间的温度、压力和密度的不同线索，以及星光、辐射和物质如何相互作用——为这些星系的物理和化学条件提供了关键的新信息。
“解释信号是一项挑战。我们看到部分电磁波谱在附近的星系中很难观察到。但是由于宇宙的膨胀，来自这些遥远星系的光被转移到更长的波长，我们可以用射电望远镜在亚毫米内观测到这些波长，“杨辰涛说。
更像是一个霓虹灯闪烁的城市，而不是星空下的夜晚
该团队研究的两个星系是如此遥远，以至于它们的光需要近130亿年才能到达我们。
“看着这些星系不像是星空下的夜晚，更像是看到一个被霓虹灯照亮的城市，”查尔姆斯天文学家和团队成员Susanne Aalto说。
她解释说，天文学家习惯于拍摄我们银河系的恒星工厂的照片，如猎户座星云和船尾星云。
“在这两个遥远的星系中，我们看到的是更大、更亮、充满尘埃的恒星工厂，而且在许多方面都不同。猎户座和船尾座星云被来自炽热的新生恒星的紫外线照亮。在这两个遥远的星系中，紫外线无法穿过尘埃层。相反，大部分照明要归功于宇宙射线 – 高能粒子可以由爆炸的恒星或接近超大质量黑洞产生，“Susanne Aalto说。
来自两个遥远星系的光显示出许多不同分子的迹象。这些图表中的尖峰，称为光谱线，告诉天文学家发射光的气体云。横轴显示光的波长和频率;纵轴显示相对亮度。为清晰起见，顶部光谱已向上移动。红色的图表显示了星系NCv1.143，紫色的图表显示了APM 08279 + 5255。
来自两个遥远星系的光显示出许多不同分子的迹象。这些图表中的尖峰，称为光谱线，告诉天文学家发射光的气体云。横轴显示光的波长和频率;纵轴显示相对亮度。为清晰起见，顶部光谱已向上移动。红色的图表显示了星系NCv1.143，紫色的图表显示了APM 08279 + 5255。
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