ALMA首次观察到早期宇宙中的星系形成

时间：2021-11-02 14:24:59 来源：

该视图是来自ALMA和甚大望远镜的图像的组合。中心物体是一个非常遥远的星系，标记为BDF 3299，在宇宙存在不到8亿年的时候就可以看到。左下方的亮红色云是ALMA对正在组装非常年轻的星系的巨大物质云的检测。

阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列的最新观测结果揭示了在早期宇宙的正常星系中发现的距离最远的恒星形成云。

这些新的图像使天文学家开始了解在电离时代如何建立第一个星系以及如何清除宇宙雾。这是首次将此类星系视为不只是微弱的斑点。

大爆炸之后的几亿年里，当第一批星系开始形成时，宇宙充满了氢气雾。但是，随着越来越多的辉煌源（由巨大的黑洞驱动的恒星和类星体）开始发光，它们清除了雾气并使宇宙对紫外线透明。天文学家将其称为电离时代，但对这些最初的星系知之甚少，直到现在，它们仍被视为非常微弱的斑点。但是现在，使用ALMA的新观测结果开始改变这一状况。

由罗伯托·迈奥利诺（Roberto Maiolino）（英国剑桥大学的avendish实验室和卡夫里宇宙研究所）领导的一组天文学家对ALMA进行了银河系训练，已知该星系仅在大爆炸发生大约8亿年后才被发现。天文学家不是在寻找来自恒星的光，而是寻找来自形成恒星的气体云的电离碳的微弱辉光。他们想研究年轻恒星与组装在这些第一星系中的冷团块之间的相互作用。

他们也没有在寻找迄今已见过的极为辉煌的稀有物体，例如类星体和星系形成率很高的星系。取而代之的是，它们专注于不太引人注目的但更常见的星系，这些星系使宇宙电离，然后演变成我们现在在我们周围看到的大部分星系。

在一个星系中-标记为BDF 3299-ALMA可以从发光的碳中获得微弱但清晰的信号。但是，这种辉光不是来自银河系的中心，而是来自一侧。

合著者安德里亚·费拉拉（Andrea Ferrara）（意大利比萨高等师范学校）解释了这一新发现的意义：“这是有史以来最遥远的探测到'正常'星系发出的此类辐射的结果，距大爆炸发生不到十亿年。它使我们有机会观察第一个星系的形成。我们第一次看到早期星系不仅是微小的斑点，而且是具有内部结构的物体！”

天文学家认为，辉光的偏心位置是因为新形成的恒星形成的恶劣环境（强烈的辐射和超新星爆炸的影响）扰乱了中央云层，而碳辉光正在追踪新鲜的寒冷从星系间介质中吸收的气体。

通过将新的ALMA观测值与计算机模拟相结合，可以详细了解第一个星系中发生的关键过程。现在可以计算出来自恒星的辐射，分子云的存活，电离辐射的逸出以及星际介质的复杂结构的影响，并将其与观测结果进行比较。BDF 3299可能是负责电离的星系的典型示例。

“多年来，我们一直试图了解星际介质和电离源的形成。最终能够测试来自ALMA的真实数据的预测和假设是一个激动人心的时刻，并提出了一系列新问题。这种观察将澄清我们在形成第一批恒星和星系时遇到的许多棘手问题。宇宙”，安德烈·费拉拉（Andrea Ferrara）补充说。

Roberto Maiolino得出结论：“没有ALMA，这项研究将根本不可能，因为没有其他仪器可以达到所需的灵敏度和空间分辨率。尽管这是迄今为止ALMA最深入的观察之一，但离实现其最终功能还很遥远。将来，ALMA将对原始星系的精细结构进行成像，并详细追踪第一个星系的形成。”

出版物：R. Maiolino等人，“ ALMA在z 7探测了'∼正常'星系的集合”，MNRAS（2015年9月1日）452（1）：54-68；土井：10.1093 / mnras / stv1194

研究报告的PDF副本：ALMA探测到z7的“正常”∼星系的装配

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