發(fā)現(xiàn)橫跨3萬光年的氣態(tài)碳云，包圍著年輕星系，目前還無法解釋！

2020-03-16 08:29 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

天文學家使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)在年輕星系周圍，發(fā)現(xiàn)了橫跨3萬光年半徑的巨大氣態(tài)碳云。這是第一次證實早期宇宙中恒星內(nèi)部產(chǎn)生的碳原子已經(jīng)擴散到星系之外。

沒有理論研究預測到成長中的星系周圍有如此巨大的“碳繭”，這對目前對宇宙演化的理解提出了疑問。研究的主要作者、哥本哈根大學天文學家藤本誠司(Seiji Fujimoto)說：我們徹底檢查了ALMA科學檔案館。

收集了所有包含宇宙早期星系中碳離子無線電信號的數(shù)據(jù)，這距離宇宙大爆炸只有10億年。通過綜合所有數(shù)據(jù)，獲得了前所未有的靈敏度，用一次觀測獲得相同質(zhì)量數(shù)據(jù)集需要的時間，是典型ALMA觀測所需時間的20倍，這幾乎是不可能實現(xiàn)的。宇宙大爆炸時，宇宙中還不存在碳和氧等重元素，是后來由恒星中的核聚變形成。然而，目前還不清楚這些元素是如何在宇宙中傳播的。

天文學家已經(jīng)在年輕星系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了重元素，但由于望遠鏡靈敏度有限，沒有發(fā)現(xiàn)超出這些星系的重元素。研究小組匯總了存儲在數(shù)據(jù)檔案中的微弱信號，并突破了極限。日本國家天文臺和東京大學的教授Masami Ouchi解釋說：氣體碳云幾乎是哈勃太空望遠鏡觀測到星系中恒星分布的五倍，發(fā)現(xiàn)了漂浮在碳黑宇宙中彌漫但巨大的云層。那么“碳繭”是怎么形成的呢？歐洲南方天文臺科學主任羅布·艾維森教授說：

在恒星生命的最后階段，超新星爆炸會排出恒星中形成的重元素。來自星系中心超大質(zhì)量黑洞的高能射流和輻射也可能有助于將碳輸送到星系之外，最終輸送到整個宇宙。我們正在見證這個正在進行的擴散過程，這是宇宙中最早的環(huán)境污染。目前理論模型無法解釋年輕星系周圍如此巨大的碳云，這可能表明必須將一些新的物理過程納入宇宙學模擬。年輕星系排出的富碳氣體似乎遠遠超出了預期。

研究該團隊目前正在使用ALMA和世界各地的其他望遠鏡，進一步探索這一發(fā)現(xiàn)對星系外流和星系周圍富碳云的影響。本研究報告了在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)，圍繞恒星形成星系的10kpc尺度的[CII]158um暈。研究選取了18個恒星形成率為~10-70msun、無活動星系核特征的星系內(nèi)部ALMA數(shù)據(jù)，在z=5.153-7.142處分別探測到了它們的[CII]線，并在紫外可見面內(nèi)進行了[CII]線和塵埃連續(xù)體的疊加。

表面亮度徑向剖面顯示，在9.2σ水平，10kpc尺度的[CII]暈比HST恒星連續(xù)體和塵埃連續(xù)體的指數(shù)剖面延長了約5倍。還比較了這個時期恒星形成星系中普遍存在的[CII]和LYA暈的徑向分布，發(fā)現(xiàn)尺度長度在1sigma水平內(nèi)一致。雖然兩個獨立的流體動力學放大模擬與塵埃和恒星連續(xù)介質(zhì)的性質(zhì)相匹配，但模擬不能再現(xiàn)擴展的[CII]線發(fā)射。擴展[CII]暈的存在是早期星系中流出殘留物的證據(jù)，并表明流出可能是由排出中性氣體的冷模流出所主導。