距地128億光年星系中發現水 研究發表在《天體物理學雜志》上

根據位于智利沙漠的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)最新觀測結果，美國伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校天文學家在距離地球近128.8億光年、早期宇宙中質量最大的星系SPT0311-58中發現了水和一氧化碳。大量檢測到這兩種分子表明，在早期形成元素后不久，分子宇宙就變得強大了。這是迄今為止對早期宇宙中一個星系的分子氣體含量的最詳細研究，也是在常規恒星形成星系中對水分子的最遠探測。該研究發表在3日的《天體物理學雜志》上。

SPT0311-58實際上由兩個星系組成，于2017年首次被發現，其形成時正值宇宙再電離時期。再電離時期發生在宇宙只有7.8億歲的時候，當時一批恒星和星系正在誕生(現今宇宙約140億歲)。科學家們認為，兩個星系可能正在合并，最終演化成目前已知的質量最大的高紅移星系。與早期宇宙中的其他星系相比，它擁有更多的氣體和塵埃，讓人們有機會觀察豐富的分子，并更好地了解這些創造生命的元素如何影響早期宇宙的誕生、成長和演化。

“利用ALMA對統稱為SPT0311-58的星系中的分子氣體進行高分辨率觀測，我們在其中較大的星系中檢測到了水和一氧化碳分子。”伊利諾伊大學天文學家、新研究首席研究員斯里瓦尼·雅魯古拉說，“尤其是氧和碳，它們是第一代元素，在一氧化碳和水的分子形式中，它們對生命至關重要。”

尤其是水，是宇宙中第三豐富的分子，僅次于分子氫和一氧化碳。雅魯古拉稱，宇宙中的塵埃吸收了來自銀河系恒星的紫外線輻射，并以遠紅外光子的形式重新發射出去。這進一步刺激了水分子，產生了能夠觀察到的水的“發射”。這種相關性可用于開發水作為恒星形成的示蹤劑，并將其應用于宇宙學尺度上的星系。

“早期星系形成恒星的速度是銀河系的幾千倍。”雅魯古拉說。研究這些早期星系的氣體和塵埃含量可讓我們了解它們的性質，比如有多少恒星正在形成，氣體轉化成恒星的速度，星系之間以及與星際介質的相互作用等。

雅魯古拉表示，這項研究不僅有助于研究宇宙中水可能存在的位置和距離，還引發了一個大問題：宇宙中這么早就聚集了這么多氣體和塵埃，是如何形成恒星和星系的?想要得知答案，就需要對這些以及類似的恒星形成星系進行進一步研究，以更好地了解早期宇宙的結構形成和演化。(張佳欣)