在探索宇宙奧秘的征途中，天文學(xué)家們?nèi)〉昧艘豁?xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)。他們成功地在宇宙深處的一個古老星系中探測到了氧元素，這一發(fā)現(xiàn)不僅改寫了天文學(xué)的歷史記錄，更對現(xiàn)有星系演化理論構(gòu)成了挑戰(zhàn)。
這個星系名為JADES-GS-z14-0，誕生于宇宙大爆炸后僅約3億年的“嬰兒期”。根據(jù)傳統(tǒng)天文學(xué)理論，這一時期的星系內(nèi)部重元素含量應(yīng)當(dāng)極低。然而，令人驚訝的是，JADES-GS-z14-0中的重元素含量竟達(dá)到了預(yù)期的10倍，顯示出超乎尋常的“成熟度”。
這一驚人發(fā)現(xiàn)得益于詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）和阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）的協(xié)同觀測。JWST于2024年發(fā)現(xiàn)了這個遙遠(yuǎn)的星系，而ALMA則對其化學(xué)成分進(jìn)行了精確分析。JADES-GS-z14-0發(fā)出的光穿越了134億年的漫長旅程，才抵達(dá)地球，幾乎見證了宇宙138億年歷史的絕大部分。
參與研究的萊頓天文臺研究員桑德·舒夫斯形象地比喻道：“這就像在一個本應(yīng)只有嬰兒的地方，卻意外發(fā)現(xiàn)了青少年。”他指出，這一發(fā)現(xiàn)表明，JADES-GS-z14-0不僅形成速度極快，而且成熟速度也遠(yuǎn)超預(yù)期，為星系形成速度的研究提供了新的例證。
JADES-GS-z14-0是JWST高級深空系外星系調(diào)查（JADES）項(xiàng)目中的一個重要發(fā)現(xiàn)。該項(xiàng)目旨在深入研究宇宙早期的恒星、氣體和黑洞在原始星系中的演化過程，為揭示宇宙的起源和演化提供關(guān)鍵線索。此次發(fā)現(xiàn)無疑為該項(xiàng)目的研究增添了濃墨重彩的一筆。
為了理解這一發(fā)現(xiàn)的驚人之處，我們需要回顧宇宙早期的化學(xué)成分。在宇宙年齡僅為當(dāng)前的2%時，它主要由氫和少量氦組成，重元素（天文學(xué)家稱其為“金屬”）含量微乎其微。因此，這一時期的恒星和星系本應(yīng)“金屬匱乏”。然而，JADES-GS-z14-0卻在宇宙誕生僅3億年時就已富含重元素，這與理論預(yù)期大相徑庭。
意大利比薩高等師范學(xué)校的團(tuán)隊(duì)成員斯特凡諾·卡尼亞尼表示：“這一出乎意料的結(jié)果讓我震驚，因?yàn)樗鼮槲覀兇蜷_了一扇通往星系演化早期階段的新窗口。”他強(qiáng)調(diào)，這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了關(guān)于星系何時以及如何形成的全新疑問。
氧元素在JADES-GS-z14-0中的發(fā)現(xiàn)還使得天文學(xué)家能夠更精確地測量該星系與地球之間的距離。ALMA的探測提供了極為精確的數(shù)值，誤差僅為0.005%。這種精度相當(dāng)于在1公里的距離內(nèi)精確到5厘米，極大地提升了我們對遙遠(yuǎn)星系特性的了解。
萊頓天文臺的天文學(xué)家、團(tuán)隊(duì)成員里查德·布恩斯稱贊了JWST和ALMA的協(xié)同作用：“這充分展示了它們共同揭示首批星系形成和演化過程的驚人能力。”他強(qiáng)調(diào)，這一發(fā)現(xiàn)離不開兩臺先進(jìn)天文儀器的緊密合作。
歐洲ALMA區(qū)域中心的天文學(xué)家格格·波平雖然未參與此次研究，但他對氧元素的清晰探測表示了極大驚訝。他認(rèn)為，這一結(jié)果表明星系在大爆炸后可能形成得比之前認(rèn)為的要更快，凸顯了ALMA在揭示首批星系形成條件方面的重要作用。
