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翻譯：楊幸允

校對(duì)：牧夫校對(duì)組

編排：陳宏宇

后臺(tái)：朱宸宇

https://public.nrao.edu/news/alma-reveals-stunning-details-of-infant-galaxies-in-the-early-universe-3/

開(kāi)創(chuàng)性的巡天觀測(cè)為天文學(xué)家們提供了宇宙幼年時(shí)期星系形成的前所未有的景象

藝術(shù)家筆下早期宇宙中星系形成的過(guò)程：這其中包含幾群產(chǎn)星星系，紅色的為碳?xì)怏w，黑色的為暗塵。阿塔卡馬大型毫米波陣的“水晶”（CRISTAL）巡天計(jì)劃觀測(cè)到的許多星系都詳細(xì)記錄了星系形成的過(guò)程。圖片來(lái)源：（美國(guó)）國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）、聯(lián)合大學(xué)公司（AUI）、美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)（NSF NRAO）和B.·薩克斯頓（B. Saxton）

利用國(guó)家射電天文臺(tái)的合作伙伴阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列，天文學(xué)家進(jìn)行了一項(xiàng)大型、全面、詳細(xì)的研究，對(duì)宇宙早期星系的面貌有了更好的了解。“水晶”巡天計(jì)劃（[CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA——利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列觀測(cè)產(chǎn)星星系中星際介質(zhì)的CII譜線）可以回看宇宙只有大約 10 億歲的時(shí)候的樣子，那時(shí)我們的宇宙還只是個(gè)一兩歲的孩子。這些觀測(cè)有助于科學(xué)家們了解星系是如何從原始?xì)庠浦行纬刹⒀葑兂晌覀兘裉炜吹降慕Y(jié)構(gòu)的。

“阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列極佳的觀測(cè)能力可以穿透塵埃和氣體，讓我們看到這些遙遠(yuǎn)星系中的非凡細(xì)節(jié)。”智利康塞普西翁大學(xué)（Universidad de Concepción）的羅德里戈·伊格納西奧·埃雷拉·卡穆斯（Rodrigo Ignacio Herrera Camus）說(shuō)，“我們看到的不僅僅是一團(tuán)一團(tuán)的光；我們能夠分辨這些星系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并了解它們內(nèi)部發(fā)生的過(guò)程”。

“水晶”巡天觀測(cè)的重點(diǎn)目標(biāo)是有星系質(zhì)量與其產(chǎn)星率之間典型關(guān)系的產(chǎn)生星系。阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列對(duì)這些星系的觀測(cè)結(jié)果表明:

它們有多樣的形狀和運(yùn)動(dòng)： 一些星系有有序旋轉(zhuǎn)的跡象，這表明它們是早期形成的盤星系。其他星系則有混亂的運(yùn)動(dòng)和不穩(wěn)定的形狀，這表明多個(gè)星系正在發(fā)生碰撞和并合。

它們有擴(kuò)展開(kāi)的氣體云：通過(guò)探測(cè)處于電離的碳原子產(chǎn)生的特定類型的輻射，阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列探測(cè)到的氣體云的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了正在形成恒星的區(qū)域。這表明這些巨大的氣體庫(kù)環(huán)繞著這些星系，它們可能會(huì)為將來(lái)的恒星形成提供燃料，也可能會(huì)被強(qiáng)大的外向流排出。

恒星形成區(qū)塊： 許多星系的恒星形成都是在分散的區(qū)塊中，這為我們了解恒星是如何在這些早期星系中誕生的提供了線索。

其中一個(gè)特別引人矚目的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)名為 CRISTAL-10 的星系；它的電離碳輻射流量遠(yuǎn)低于其遠(yuǎn)紅外光。這一比例與近域宇宙中最亮和被塵埃遮蔽最多的星系之一Arp220星系相似。對(duì)CRISTAL-10星系的進(jìn)一步研究可以揭示早期宇宙中星際介質(zhì)的能量來(lái)源和物理狀態(tài)。

利用“水晶”巡天計(jì)劃的研究繪制的早期星系形成的全家福。圖片來(lái)源：arXiv:2505.06340

“在阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列之前，‘水晶’巡天觀測(cè)提供的這種詳細(xì)數(shù)據(jù)是不可能被實(shí)現(xiàn)的。”埃雷拉·卡穆斯說(shuō)，“我們現(xiàn)在有一幅新的早期星系演化的全家福。這些觀測(cè)結(jié)果正在挑戰(zhàn)我們現(xiàn)有的星系形成模型，并為相關(guān)研究提供了新的方向。”

“水晶”巡天計(jì)劃展現(xiàn)了阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列研究早期宇宙中星系演變的能力。通過(guò)追蹤幫助恒星形成的冷氣體和塵埃，阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列正在幫助科學(xué)家們拼寫出我們銀河系這樣的星系的形成故事。

責(zé)任編輯：郭皓存

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紅與藍(lán)色的昴宿星團(tuán)

如果你曾仰望夜空，看到一群大小和滿月相近的恒星，那會(huì)是昴宿星團(tuán)（M45）。 昴宿星團(tuán)或許是地球天空中最著名的星團(tuán)，即使在有光害的城市，仍然能看見(jiàn)到它最明亮的數(shù)顆成員星。 而在黝黑無(wú)光害的夜空中，人類的肉眼甚至可以看到環(huán)拱在昴宿星團(tuán)周圍的氣體與塵埃云氣。 在昴宿星團(tuán)里，明亮泛藍(lán)有七姐妹之稱的成員星，照亮了周遭的塵埃，造就了在長(zhǎng)曝光影像里的彌漫藍(lán)色光暈。 不僅如此，這些宇宙塵埃看來(lái)酷似垂直上舉的空靈手臂。 而整個(gè)結(jié)構(gòu)，則像是鑲在宇宙最豐富元素氫散發(fā)的泛紅輝光里。 這幅總曝光時(shí)間將近25小時(shí)的主題影像，是由位在美國(guó)德州的Starfront天文臺(tái)攝于去年。

影像提供與版權(quán)： Ogetay Kayali （Michigan Tech U.）

文稿： Ogetay Kayali （Michigan Tech U.)

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