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Jun. 13 2023

韋伯望遠鏡探測到宇宙最遙遠的有機分子

  • 使用韋伯望遠鏡的天文學家在120億光年之外的星系中發現了複雜有機分子的證據。從地球上的視角來看,這個星系與另一個只有30億光年之遙的星系幾乎完全對齊在一起。在這張韋伯望遠鏡拍攝的圖像中,前景星系顯示為藍色,而背景星系為紅色,有機分子被突出為橙色。(Graphic courtesy J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA)

    使用韋伯望遠鏡的天文學家在120億光年之外的星系中發現了複雜有機分子的證據。從地球上的視角來看,這個星系與另一個只有30億光年之遙的星系幾乎完全對齊在一起。在這張韋伯望遠鏡拍攝的圖像中,前景星系顯示為藍色,而背景星系為紅色,有機分子被突出為橙色。(Graphic courtesy J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA)

  • 韋伯觀察到的星系顯示出由引力透鏡現象引起的愛因斯坦環。(Graphic courtesy S. Doyle / J. Spilker)

    韋伯觀察到的星系顯示出由引力透鏡現象引起的愛因斯坦環。(Graphic courtesy S. Doyle / J. Spilker)

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研究人員在距離地球120億光年遠的星系中發現了複雜的有機分子,這是目前已知存在這些分子最遙遠的星系。由於詹姆斯韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)的能力,一項新研究為早期宇宙星系中發生複雜的化學相互作用提供了關鍵的見解。

 

使用韋伯望遠鏡的天文學家在120億光年之外的星系中發現了複雜有機分子的證據。從地球上的視角來看,這個星系與另一個只有30億光年之遙的星系幾乎完全對齊在一起。在這張韋伯望遠鏡拍攝的圖像中,前景星系顯示為藍色,而背景星系為紅色,有機分子被突出為橙色。(Graphic courtesy J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA)

使用韋伯望遠鏡的天文學家在120億光年之外的星系中發現了複雜有機分子的證據。從地球上的視角來看,這個星系與另一個只有30億光年之遙的星系幾乎完全對齊在一起。在這張韋伯望遠鏡拍攝的圖像中,前景星系顯示為藍色,而背景星系為紅色,有機分子被突出為橙色。(Graphic courtesy J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA)

美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校天文學瓦金.维埃拉(Joaquin Vieira)教授帶領的國際團隊,將銀河系中一些質量更大的塵埃顆粒和新觀察到的碳氫化合物分子所產生的紅外線訊號區分開來,研究結果發表在《自然》(Nature)期刊上。

Vieira提到,塵埃顆粒吸收並重新發射宇宙中大約一半的恆星輻射,使得來自遙遠天體的紅外光非常微弱,或者使得地面望遠鏡無法探測到。藉由引力透鏡效應,使得這項研究可以執行。维埃拉說:從地球角度來看,當兩個星系幾乎完全對齊時,這種放大就會發生,來自背景星系的光被前景星系扭曲和放大成環狀,稱為愛因斯坦環。

 

韋伯觀察到的星系顯示出由引力透鏡現象引起的愛因斯坦環。(Graphic courtesy S. Doyle / J. Spilker)

韋伯觀察到的星系顯示出由引力透鏡現象引起的愛因斯坦環。(Graphic courtesy S. Doyle / J. Spilker)

研究小組將韋伯望遠鏡的焦點集中在SPT0418-47上,這是一個使用美國國家科學基金會南極望遠鏡發現的天體,之前被確定為一個被塵埃掩蓋的星系,透過引力透鏡放大了大約30到35倍,距離地球120億光年,對應於宇宙年齡不到15億年,約為目前年齡的10%。

來自韋伯望遠鏡的光譜數據顯示,SPT0418-47中被遮蔽的星際氣體富含重元素,意謂已經歷過好幾代恆星的誕生和死亡。研究人員檢測到的這種特殊化合物是一種叫做多環芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons ,PAH)的分子。在地球上,這些分子可以在內燃機引擎或森林火災產生的廢氣中找到。這些有機分子由碳鏈組成,被認為是最早生命形式的基本組成部分。

研究人員說,在如此遙遠的距離檢測這些複雜的有機分子,讓我們能夠觀察星系的原子和分子組成,為星系的形成、它們的生命週期以及如何演化提供非常重要的見解。(編譯/吳典諺)

 

資料來源:University of Illinois at Urbana-Champaign

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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