來自許多不同分子的光揭示了遙遠星球工廠的秘密。該圖顯示了在遙遠的學揭星工星系NCv1.143中發現的分子，疊加在附近宇宙中一個類似星系的示宇圖像上——NGC 572——由哈勃望遠鏡在可見光下拍攝。鳴謝:uux.cn/歐空局/哈勃，宙恒美國國家航空航天局，秘密L. HoJmol(分子)；卡明斯(蒙太奇)。意想
（神秘的學揭星工地球uux.cn）據查爾姆斯理工大學：由瑞典查爾姆斯理工大學領導的科學家小組對早期宇宙中的兩個星系進行了研究，這兩個星系包含了極其多產的示宇恒星工廠。使用強大的宙恒望遠鏡將星系的光分成單獨的顏色，科學家們驚訝地發現了來自許多不同分子的秘密光——比以前在如此距離上看到的更多。研究人員認為，意想像這樣的學揭星工研究可能會徹底改變我們對宇宙年輕時最活躍的星系生命的理解。
當宇宙年輕時，示宇星系與今天莊嚴的宙恒螺旋星系非常不同，后者充滿了柔和閃耀的秘密太陽和彩色氣體云。新恒星誕生的速度比今天的宇宙快幾百倍。
然而，這其中的大部分都隱藏在厚厚的灰塵層后面，這使得科學家們很難發現這些恒星工廠的秘密——直到現在。通過用強大的望遠鏡研究可見的最遙遠的星系，天文學家可以瞥見這些工廠是如何設法創造出如此多的恒星的。
在一項發表在《天文學與天體物理學》雜志上的新研究中，由Chalmers天文學家楊領導的一個科學家小組使用了法國NOEMA(北方擴展毫米陣列)的望遠鏡，以了解這些早期恒星工廠如何創造出如此多的恒星。楊和他的同事測量了早期宇宙中兩個發光星系的光，其中一個被歸類為類星體，兩個星系都有很高的恒星形成率。
“我們知道這些星系是巨大的恒星工廠，也許是宇宙有史以來最大的。為了能夠發現它們是如何工作的，我們測量了波長約為1毫米的光，希望收集新的線索，”楊說。

NOEMA清除了APM 08279+5255和NCv1.143的圖像，這些圖像是通過對最高頻率調諧(w18eb003和s18dc003)的所有USB通道進行平均而獲得的可視性。等高線級別從5σ開始，以10σ的增量增加。顏色條和輪廓的單位是任意的，其值代表調諧的整個USB上的積分通量。學分:uux.cn/天文學與天體物理學(2023)。DOI:10.1051/0004-6361/202347610
遙遠星系中戲劇性的化學反應讓天文學家興奮不已
測量結果證明是成功的，超出了科學家的預期。在他們記錄的來自兩個星系的光中，他們發現了許多不同種類分子的痕跡。從這些星系深處，新恒星誕生的氣體和塵埃云發出許多不同波長的光。
“這是一種驚人的色彩爆發，在人眼看不到的陰影中。但是，通過將我們的觀察與我們的物理和化學知識結合起來，我們可以理解顏色的含義，并看到不同星系之間的差異，”研究小組成員、歐洲南方天文臺和智利聯合阿爾瑪天文臺的天文學家塞爾吉奧·馬丁解釋說。
通過分析每個星系的光譜——它們的光的單獨顏色——科學家們能夠識別13種分子，其中幾種在如此遙遠的星系中從未見過。每個分子都提供了關于恒星之間空間的溫度、壓力和密度以及星光、輻射和物質如何相互作用的不同線索——提供了關于這些星系中物理和化學條件的關鍵新信息。
“解讀這些信號是一項挑戰。我們看到了在附近星系中很難觀察到的部分電磁波譜。但由于宇宙的膨脹，像這樣來自遙遠星系的光被轉移到更長的波長，我們可以用亞毫米射電望遠鏡觀察到，”楊說。

來自許多不同分子的光揭示了遙遠星球工廠的秘密。該圖顯示了在遙遠的星系APM 08279+5255中發現的分子，疊加在哈勃望遠鏡在可見光下拍攝的附近宇宙中類似星系IC 5063的圖像上。這兩個星系的中心都有一個活躍的超大質量黑洞。鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局和w . p . mak sym(CfA)；Jmol(分子)；卡明(蒙太奇)
更像一個霓虹閃爍的城市，而不是星空下的夜晚
該團隊研究的兩個星系非常遙遠，它們的光需要差不多130億年才能到達我們這里。
“觀察這些星系不像是在星空下的夜晚，更像是看到一個被霓虹燈點亮的城市，”查爾莫斯天文學家兼團隊成員蘇珊·阿爾托說。
她解釋說，天文學家習慣于拍攝我們星系的恒星工廠，如獵戶座星云和船底座星云。
“在這兩個遙遠的星系中，我們反而看到了更大、更亮、充滿塵埃、在許多方面都不同的恒星工廠。獵戶座和船底座星云被熾熱新生恒星發出的紫外線照亮。在這兩個遙遠的星系中，紫外線無法穿過塵埃層。蘇珊·阿爾托說:“相反，大部分照明是由于宇宙射線——爆炸的恒星或接近超大質量黑洞時產生的高能粒子。”

來自兩個遙遠星系的光顯示了許多不同分子的跡象。這些圖中的尖峰被稱為譜線，告訴天文學家關于發出光的氣體云。橫軸表示光的波長和頻率；垂直軸顯示相對亮度。為了清晰起見，頂部光譜已經上移。紅色部分顯示的是星系NCv1.143，紫色部分顯示的是APM 08279+5255。鳴謝:uux.cn/楊等。
早期宇宙中的星系現在可以講述它們的故事
雖然像這兩個星系這樣的星系很少見，但科學家們計劃利用NOEMA和它更大的姐妹望遠鏡，智利的ALMA(阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列)來研究更多的星系。兩臺望遠鏡都對波長約1毫米的光敏感。
“我們的結果表明，NOEMA憑借其寬帶接收器和強大的相關器計算機，為研究像這些位于北方天空的極端星系開辟了新的機會。從南半球來看，ALMA計劃的寬帶靈敏度升級將提供更令人興奮的前景。早期宇宙中最引人注目的星系終于能夠通過它們的分子講述它們的故事，”法國CNRS和索邦大學的天文學家Pierre Cox說。關于研究結果的更多信息:
在星際空間中已經探測到一百多種不同的分子。在這項研究中，天文學家確定了一氧化碳(CO)、氰基(CN)、乙炔基(CCH)、氰化氫(HCN)、甲酰陽離子(HCO+)、異氰氫(HNC)、一硫化碳(CS)、水(H2O)、水合氫離子(H3O+)、一氧化氮(no)、二氮鎓(N2H+)、次甲基(CH)和環丙烯(c-C3H2)的分子。其中幾個(甲烷、CCH、碳C3H2、N2H+和H3O+)以前從未在如此大的距離上見過。
研究中的兩個星系的星表編號為APM 08279+5255和NCv1.143。之前的研究表明，它們非常遙遠，它們的光已經向我們傳播了近130億年，分別對應3.911和3.565的紅移。紅移意味著宇宙的膨脹將來自遙遠星系的光拉伸到更長的波長，這可以用射電望遠鏡觀察到。
盡管距離遙遠，但這些星系在無線電波長下依然光芒四射。它們的信號被放大，這要歸功于位于光路徑上的其他星系團——一種被稱為引力透鏡的效應。其中一個星系APM 08279+5255也是一個類星體，由于圍繞超大質量黑洞旋轉的物質，這個星系的中心從無線電波到X射線都發出明亮的光。NCv1.143也可能包含一個中央黑洞。

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