由馬克斯·普朗克天文學(xué)研究所的愛德華多·巴納多斯(EduardoBañados)領(lǐng)導(dǎo)的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種氣體云，其中包含有關(guān)銀河系和恒星形成早期階段的信息，而距離大爆炸僅8.5億年。在遙遠(yuǎn)的類星體觀測中偶然發(fā)現(xiàn)了云，它具有天文學(xué)家期望的現(xiàn)代矮星系前兆的特性。當(dāng)談到相對豐度時，云的化學(xué)令人驚訝地是現(xiàn)代的，這表明宇宙中的第一批恒星必須在大爆炸之后很快形成。該結(jié)果已發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

當(dāng)天文學(xué)家看著遠(yuǎn)處的物體時，他們必然會時光倒流。Bañados等人發(fā)現(xiàn)的氣云。太遙遠(yuǎn)了，它的光花了將近130億年才能到達(dá)我們。相反，現(xiàn)在到達(dá)我們的光告訴我們，大約在130億年前，不超過大爆炸發(fā)生后的8.5億年，氣云的樣子。對于天文學(xué)家來說，這是一個非常有趣的時代。在大爆炸之后的最初幾億年內(nèi)，形成了第一批恒星和星系，但是這種復(fù)雜演化的細(xì)節(jié)仍然鮮為人知。

這種非常遙遠(yuǎn)的氣體云是一個偶然的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時卡內(nèi)基科學(xué)研究所的Bañados和他的同事正在對Chiara Mazzucchelli作為其博士學(xué)位的一部分準(zhǔn)備的15個已知最遙遠(yuǎn)的類星體(z³6.5)的調(diào)查中的幾個類星體進(jìn)行跟進(jìn)。 。馬克斯·普朗克天文研究所的研究。起初，研究人員只是注意到類星體P183 + 05具有相當(dāng)不尋常的頻譜。但是當(dāng)巴納多斯分析了更詳細(xì)的光譜時，該光譜是由智利拉斯坎帕納斯天文臺的麥哲倫望遠(yuǎn)鏡獲得的，他意識到還有其他事情在發(fā)生：怪異的光譜特征是非常接近遙遠(yuǎn)類星體的氣云的痕跡-天文學(xué)家尚未發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的氣體云之一。

被遙遠(yuǎn)的類星體點亮

類星體是遙遠(yuǎn)星系中極其明亮的活躍核。它們的光度背后的驅(qū)動力是星系的中央超大質(zhì)量黑洞。圍繞該黑洞(墜入之前)的物質(zhì)回旋加熱到高達(dá)數(shù)十萬度的溫度，釋放出大量的輻射。這使天文學(xué)家可以使用類星體作為背景源來檢測吸收過程中的氫和其他化學(xué)元素：如果氣體云直接位于觀察者和遙遠(yuǎn)的類星體之間，則類星體的某些光將被吸收。

天文學(xué)家可以通過研究類星體的光譜來檢測這種吸收，也就是說，類星體的光會像彩虹一樣分解成不同的波長區(qū)域。吸收模式包含有關(guān)氣云的化學(xué)成分，溫度，密度甚至與云距我們(和距類星體)的距離的信息。這背后的事實是，每個化學(xué)元素都有光譜線的“指紋”-窄波長區(qū)域，該元素的原子可以在其中很好地發(fā)射或吸收光。特征指紋的存在揭示了特定化學(xué)元素的存在和豐富。

他們所尋找的并不完全是云

從氣體云的光譜中，研究人員可以立即分辨出氣體的距離，并且他們正在回顧宇宙歷史的前十億年。他們還發(fā)現(xiàn)了一些化學(xué)元素的痕跡，包括碳，氧，鐵和鎂。但是，這些元素的數(shù)量很少，大約是我們太陽大氣中豐度的1/800倍。天文學(xué)家總結(jié)稱所有元素比氦重“金屬”。這種測量使氣體云成為宇宙中已知金屬最貧乏(和最遙遠(yuǎn))的系統(tǒng)之一?？▋?nèi)基科學(xué)研究所的邁克爾·勞奇(Michael Rauch)是這項新研究的合著者，他說：

尋找第一代所謂的“人口III”恒星是重建宇宙歷史的最重要目標(biāo)之一。在后來的宇宙中，比氫重的化學(xué)元素在讓氣體云塌陷形成恒星方面起著重要作用。但是那些化學(xué)元素，特別是碳，本身是在恒星中產(chǎn)生的，并以超新星爆炸的形式拋入太空。對于第一批恒星，那些化學(xué)促進(jìn)劑根本就不會在那里，因為緊接在大爆炸相之后，只有氫和氦原子。這就是使最初的恒星與所有后來的恒星根本不同的原因。

分析表明，云的化學(xué)組成不是化學(xué)原始的，而是相對豐度出人意料地類似于當(dāng)今星際氣體云中觀察到的化學(xué)豐度。較重元素的豐度比率非常接近現(xiàn)代宇宙中的比率。在很早的宇宙中這種氣體云已經(jīng)包含具有現(xiàn)代相對化學(xué)豐度的金屬這一事實對第一代恒星的形成提出了關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

這么多的星星，很少的時間

這項研究表明，該系統(tǒng)中第一批恒星的形成必須早得多：至少再多一代恒星的爆炸已經(jīng)消除了第一批恒星預(yù)期的化學(xué)產(chǎn)率。一個特殊的時間限制來自Ia型超新星，這是產(chǎn)生具有觀察到的相對豐度的金屬所需的宇宙爆炸。這樣的超新星通常需要大約10億年才能發(fā)生，這嚴(yán)重限制了首批恒星如何形成的任何情況。

如今，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這一非常早期的云，他們正在系統(tǒng)地尋找其他示例。愛德華多·巴納多斯(EduardoBañados)說：“令人興奮的是，我們能夠在宇宙歷史的早期如此測量金屬度和化學(xué)豐度，但是如果我們想確定第一批恒星的特征，就需要在宇宙歷史的更早時進(jìn)行探測。我們將發(fā)現(xiàn)更遙遠(yuǎn)的氣體云，這可以幫助我們了解第一批恒星是如何誕生的。”