研究人員使用智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)在年輕星系周圍發(fā)現(xiàn)了超過30,000光年半徑的巨大氣態(tài)碳云。這是第一個(gè)證實(shí)早期宇宙中恒星內(nèi)部產(chǎn)生的碳原子已經(jīng)擴(kuò)散到銀河系之外的證據(jù)。尚無理論研究預(yù)測星系周圍如此巨大的碳繭，這引發(fā)了人們對我們目前對宇宙演化的理解的疑問。結(jié)果是藤本征司和他的同事通過檢查以前的觀測數(shù)據(jù)獲得的，這是非常不常規(guī)的。他目前在哥本哈根大學(xué)尼爾斯·波爾研究所的宇宙黎明中心工作。該研究現(xiàn)已發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

檔案數(shù)據(jù)的組合達(dá)到了前所未有的敏感性

研究論文的主要作者藤本征治說：“我們徹底檢查了ALMA科學(xué)檔案，并收集了宇宙大爆炸僅十億年后早期宇宙中星系中碳離子無線電信號(hào)的所有數(shù)據(jù)。”前博士東京大學(xué)的學(xué)生。“通過合并所有數(shù)據(jù)，我們達(dá)到了空前的靈敏度。要獲得具有一次觀察的相同質(zhì)量的數(shù)據(jù)集，所花費(fèi)的時(shí)間將比典型的ALMA觀察要長20倍，這幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。”

這一發(fā)現(xiàn)暗示著重寫宇宙演化的一部分

在大爆炸之時(shí)，宇宙中不存在諸如碳和氧之類的重元素。它們是由恒星中的核聚變形成的。但是，尚不了解這些元素如何在整個(gè)宇宙中傳播。天文學(xué)家在嬰兒星系中發(fā)現(xiàn)了重元素，但由于望遠(yuǎn)鏡的靈敏度有限，因此沒有發(fā)現(xiàn)這些重元素。該研究小組總結(jié)了存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)檔案中的微弱信號(hào)，并突破了極限。

東京大學(xué)和日本國立天文臺(tái)教授Masami Ouchi解釋說：“用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀察到，氣態(tài)碳云幾乎是星系中恒星分布的五倍。”“我們在煤黑的宇宙中發(fā)現(xiàn)了彌漫而彌漫的巨大云層。”

那么，碳繭是如何形成的呢?

歐洲南方天文臺(tái)科學(xué)主任羅伯·伊維森教授說：“恒星生命最后階段的超新星爆炸會(huì)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運(yùn)出星系外并最終到達(dá)整個(gè)宇宙。我們正在目睹這種持續(xù)的擴(kuò)散過程，這是宇宙中最早的環(huán)境污染。”

新的物理過程必須合并到現(xiàn)有模型中

研究小組注意到，目前的理論模型無法解釋年輕星系周圍的如此巨大的碳云，這可能表明宇宙模擬中必須包含一些新的物理過程。比薩高等師范學(xué)院的教授安德里亞·費(fèi)拉拉(Andrea Ferrara)說：“年輕的星系似乎排放出的富碳?xì)怏w遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的預(yù)期。”藤本誠司補(bǔ)充說，碳并不是唯一散布在繭中的元素。還可以檢測其他元素，例如氧氣和氮?dú)?，但信?hào)較暗。但是，這表明其他元素可能正在經(jīng)歷與碳相同的過程。該研究表明，這是需要進(jìn)一步研究的許多要點(diǎn)之一。