【要闻】遥望百亿光年外的辉光

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主题:眺望百亿光年外的光辉

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宇宙神秘的“巨无霸气泡”莱曼-阿尔法团块是相距百亿光年的巨大气云。 多年来，天文学家一直致力于解开其起源之谜。 中外14家学者共同参加的国际研究在弄清“巨无霸气泡”是从哪里来的，了解包括银河系在内的许多星系是如何形成的方面起着重要作用。

宇宙诞生于137亿年前的大爆炸。 天文学的魅力是我们有机会乘坐“时间机器”，回顾137亿年前的早期宇宙，眺望古老银河的最初面貌。

日前，国际期刊《自然天文学》发表了由中国科学院紫金山天文台、美国犹他大学等14家国际合作小组的最新研究成果，可能有助于查明百亿光年外来自莱曼-阿尔法团块的能源，解开银河形成和进化之谜

观测巨大云团，找到其能源

巨无霸泡沫”的发现必须从充满广大宇宙的氢元素开始。

如果有机会“钻孔”氢原子，可以看到多个电子在不同能级的轨道上环绕核运行。 电子从更高能量水平的外层轨道回到最内层时，会发射特定波长的紫外光子，科学家称之为莱曼-阿尔法辐射。

通常，地面望远镜观测不到这种放射线。 但是，从初期的宇宙发出的莱曼-阿尔法辐射，在宇宙大爆炸的膨胀过程中波长延长，变成七彩的可见光，可以用地面望远镜捕捉辉光。

20年前，天文学家在搜索早期星系时，偶然发现了巨大的氢气云团，从而发出了夺目的莱曼-阿尔法辐射。 光相当于几十亿太阳，被称为这个莱曼-阿尔法团块。 云团历经数十万光年，物理尺度是银河系的数倍，就像漂浮在宇宙中的巨大肥皂泡沫一样，也被称为“巨无霸气泡”。

就像汽车运行需要发动机一样，巨大云团当然也需要强大的能源。 那么，使巨大的云团“点亮”所需的能量到底来自哪里呢？

理论模拟提供了可能的来源:银河中恒星的形成、银河中心的黑洞、来自银河外部的冷气流动……但这些都需要观测和支持证据。

国际合作小组的最新研究成果提供了证据表明“巨无霸气泡”的第一能源来自于从其中心生成恒星的银河。 小组首次在巨无霸气泡中观测到气体物质。 因为重力的作用被拉到了气泡的中心。 “根据观测证据，向这个中心落下的气体也是‘巨无霸气泡’的能量之一。 ”合作项目组发起人、中国科学院紫金山天文台研究员青宜平说。

科学家进一步解体，两个供应源之间有任何关联吗？

研究者、美国犹他大学物理天文学系副教授郑政认为，观测到的坠落气体来自团块中心星系的外部。 据推测，这种落下的气体是在“气泡”的中心制造下一代恒星的构成物质之一。 也就是说，两个能源之间存在部分交叉。

国际合作富有成效，期待着解开越来越多的谜团

合作队之所以将目光投向这个“巨无霸气泡”，是因为意外的收获。

十年前，青宜和平队的法国科学家在选定的天区开展了宇宙早期银河的观测研究，碰巧包括了四个大规模的莱曼——阿尔法团块。

但是，之后的研究没有马上进行，首先受观测仪器的精度、观测数据的不足影响。

转机发生在年。 科学家利用智利联合阿尔玛天文台的阿卡塔玛大型毫米波和亚毫米波干涉阵列，获得了“气泡”中心星系的分子气体新闻。 智利欧洲南方天文台建造了8.2米口径非常大的望远镜，提供了莱曼-阿尔法辐射的光谱轮廓。

科学技术的迅速发展带来了机会，但“巨无霸气泡”之谜还没有彻底阐明。

另一方面，“巨无霸气泡”的能源还有其他可能性。 例如，超大质量黑洞也会产生莱曼-阿尔法辐射。 但是，这个黑洞的存在还不清楚。 另一方面，现在在“气泡”中观测到气体下落的例子很少，需要通过构建更复杂、更接近实际的模型来进行细致的分解。

多年来，这个尖端行业开展了有效的国际合作。 “我们只发现了冰山的一角，还有很多谜团在等待探索”敖平说。

远处的气云埋藏着银河进化的消息

光的传递需要时间。 太阳以每秒30万公里的速度接近1亿5千万公里，传递到地球需要8分20秒，所以现在看到的是8分20秒前的太阳。

“从百亿光年之外回来的云团辉光，震惊了正在形成的原始星系团。 现在的天文观测和理论模型是，宇宙中存在连接银河间的大尺度纤维状结构，这些结构中的气体落入银河中被进一步冷却，可以为成长中的幼年银河提供“营养和能量”，成为孕育下一代银河的“骨骼和肌肉” ”。 敖平说。

这是本研究最大的价值:向这个中心落下的气体包含了银河成长进化的重要消息，如果后续的研究能证实它们普遍存在，对知道包括银河系在内的许多银河是如何形成的有重要意义

17亿年前，在广阔的宇宙中极微小的密度起伏，还不能形成恒星和银河，宇宙处于“黑暗时代”。 几亿年后，第一颗恒星和银河开始出现，群星闪耀，宇宙迎来了“黎明”。

相比之下，太阳系的年龄是50亿岁，地球是46亿岁，真年轻。 为了解开银河的形成和进化之谜，我们必须着眼于更远的宇宙深度空。

“天文学的研究范围很广，各小组的研究分为很细的领域。 就像浩瀚无边的浩瀚宇宙一样，人类的理解也只是沧海一粟。 对宇宙的好奇心、对人类家园的追求，是继续质问我们从哪里来、去哪里的终极命题，也是世代科学家仰望星星空的理由。 ”。 敖平说。