最遙遠星系發現氧 揭宇宙初期星系演化

天文學家在迄今已知最遙遠的星系JADES-GS-z14-0發現了氧元素。這項突破性的發現意味著該星系的化學成分比預期成熟得多，也讓天文學家重新思考宇宙初期星系形成有多快。

歐洲南方天文臺（ESO）日前指出，有兩個不同的研究團隊藉由該天文臺位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡（ALMA），在目前已知最遙遠的星系JADES-GS-z14-0偵測到氧。

天文學家2024年才發現JADES-GS-z14-0，距離地球134億光年，它的光從宇宙初期走了134億年才抵達地球。現在看到的它年齡不到3億年，約實際年齡的2%。

天文學家說，ALMA在JADES-GS-z14-0探測到氧的研究成果顯示，該星系的化學成分比他們預期的成熟得多。

兩個研究團隊其中之一為荷蘭天文學家主導的團隊，研究報告第一作者為荷蘭萊登天文臺（Leiden Observatory）博士候選人舒斯（Sander Schouws），已發表於《天文物理期刊》（Astrophysical Journal）。

舒斯比喻說，這就像在預期會看到小孩的地方發現青少年。「研究結果顯示，這個星系的形成速度非常快，而且正在迅速成熟。有越來越多證據能證明，星系的形成速度比預期快得多，現在又多了一個。」

星系在生命開始時通常會充滿年輕的恆星，這些恆星主要由氫和氦等輕元素組成。隨著恆星演化，它們會產生更重的元素如氧，這些元素在恆星死亡後會分散在宿主星系中。

研究人員先前認為，在宇宙年齡只有3億年時，還不足以形成富含重元素的成熟星系。然而，這兩項研究顯示，JADES-GS-z14-0的重元素含量比預期約高出10倍。

另一個研究團隊由義大利天文學家主導，研究報告主要作者是義大利比薩高等師範學校（Scuola Normale Superiore of Pisa）天文學家卡尼亞尼（Stefano Carniani），已發表在《天文與天體物理學》（Astronomy and Astrophysics）期刊。

卡尼亞尼表示，「我對這些意想不到的結果感到驚訝，因為它們為星系演化的第一階段開闢了新視角。星系在早期宇宙中已經成熟的證據，引發星系何時以及如何形成的問題。」

研究報告另一名作者，比薩高等師範學校博士生帕蘭蒂（Eleonora Parlanti）補充說，ALMA的探測提供了對星系距離的精確測量，不確定性僅0.005%，相當於1公里距離內的精確度在5公分以內。這種精確度有助於加深天文學家對遙遠星系特性的理解。

萊登天文臺團隊成員、副教授鮑文斯（Rychard Bouwens）提到，這個星系最初是天文學家用美國國家航空暨太空總署（NASA）的詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡（JWST）發現的，但由ALMA證實它的存在，並精確的確定它的遙遠距離。

「這顯示ALMA和JWST之間令人驚奇的合作，揭示了最早期星系的形成和演化。」鮑文斯說。◇