中国科学家揭示早期宇宙间重元素起源之谜

2021-09-29 11:07:45来源：中国吉林网

中国青年报客户端北京9月28日电(中青报·中青网记者叶雨婷)今天，记者从清华大学获悉，国际知名天文期刊《自然·天文》(Nature Astronomy)于9月27日深夜发表了由清华大学天文系蔡峥教授团队取得的科研突破。

这一发现表明，大质量星体的反馈作用对于早期宇宙星际间重元素起源的影响力，要比之前科学界所普遍认知的要大得多。该结果为宇宙星际空间重元素起源之谜提供了新的见解。据悉，在宇宙中，绝大部分物质不在星系里，而在星系之间。这部分弥散在星系之间广袤空间里的物质，被称为星系际介质，星系际介质成纤维网状分布在宇宙辽阔的大尺度上。在宇宙大爆炸之后不久，宇宙中只存在大量的氢、氦和少量的锂，而没有更重的元素(例如，碳，氮，氧元素)。 “早期宇宙中的重元素究竟从何而来，又是如何到达星际介质中的?这一问题直到今天依然是观测宇宙学的一个关键性问题。”蔡峥表示，今年4月，《科学》杂志联合上海交通大学发布面向全球发布新版“125个科学问题”，早期宇宙中重元素的起源问题便位列其中。

据悉，蔡峥所领导的项目利用位于智利北部的Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA阵列) ，对“宇宙早期重元素起源”问题进行了深入研究。团队利用ALMA对准了位于宇宙早期，红移6.04处的类星体 J2054-0005前景的一个极强中性氧元素吸收体。在进行数据分析和处理后，团队发现一个候选星系，位于这些宇宙早期星际介质中的氧元素附近，星系与氧吸收体的距离约6万光年，代表氧吸收体位于该星系的暗物质晕边缘。这个星系的光度约为太阳光度的一亿倍。这个观测表明，大质量星系的星风反馈作用可能比之前想的重要，它们的反馈作用可解释观测到的宇宙早期中性氧吸收线。进一步，团队将这个星系与理论上的数值模拟进行对比，这次所发现的星系，要比理论预言的重1-2个量级，且该星系与其金属吸收体的相关距离也超出理论预测的1个量级。这一发现表明，可能并非像数值模拟预计的那样——即宇宙早期重元素起源于小质量星系的活动，大质量星系的贡献比先前的想象重要得多。

据悉，该工作得到科技部重点研发计划，国家自然科学基金委，清华大学实验室处、科研院等单位的支持。蔡峥为项目负责人和文章通讯作者;清华大学博士生吴昀荆为论文第一作者。

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