由馬克斯·普朗克天文學研究所的愛德華多·巴納多斯(EduardoBañados)領(lǐng)導的天文學家發(fā)現(xiàn)了一種氣體云，其中包含有關(guān)銀河系和恒星形成早期階段的信息，而距離大爆炸僅8.5億年。在遙遠的類星體觀測中偶然發(fā)現(xiàn)了云，它具有天文學家期望的現(xiàn)代矮星系前兆的特性。當談到相對豐度時，云的化學令人驚訝地是現(xiàn)代的，這表明宇宙中的第一批恒星必須在大爆炸之后很快形成。該結(jié)果已發(fā)表在《天體物理學雜志》上。

當天文學家看著遠處的物體時，他們必然會時光倒流。Bañados等人發(fā)現(xiàn)的氣云。太遙遠了，它的光花了將近130億年才能到達我們。相反，現(xiàn)在到達我們的光告訴我們，大約在130億年前，不超過大爆炸發(fā)生后的8.5億年，氣云的樣子。對于天文學家來說，這是一個非常有趣的時代。在大爆炸之后的最初幾億年內(nèi)，形成了第一批恒星和星系，但是這種復雜演化的細節(jié)仍然鮮為人知。

這種非常遙遠的氣體云是一個偶然的發(fā)現(xiàn)。當時卡內(nèi)基科學研究所的Bañados和他的同事正在對Chiara Mazzucchelli作為其博士學位的一部分準備的15個已知最遙遠的類星體(z³6.5)的調(diào)查中的幾個類星體進行跟進。 。馬克斯·普朗克天文研究所的研究。起初，研究人員只是注意到類星體P183 + 05具有相當不尋常的頻譜。但是當巴納多斯分析了更詳細的光譜時，該光譜是由智利拉斯坎帕納斯天文臺的麥哲倫望遠鏡獲得的，他意識到還有其他事情在發(fā)生：怪異的光譜特征是非常接近遙遠類星體的氣云的痕跡-天文學家尚未發(fā)現(xiàn)的最遙遠的氣體云之一。

被遙遠的類星體點亮

類星體是遙遠星系中極其明亮的活躍核。它們的光度背后的驅(qū)動力是星系的中央超大質(zhì)量黑洞。圍繞該黑洞(墜入之前)的物質(zhì)回旋加熱到高達數(shù)十萬度的溫度，釋放出大量的輻射。這使天文學家可以使用類星體作為背景源來檢測吸收過程中的氫和其他化學元素：如果氣體云直接位于觀察者和遙遠的類星體之間，則類星體的某些光將被吸收。

天文學家可以通過研究類星體的光譜來檢測這種吸收，也就是說，類星體的光會像彩虹一樣分解成不同的波長區(qū)域。吸收模式包含有關(guān)氣云的化學成分，溫度，密度甚至與云距我們(和距類星體)的距離的信息。這背后的事實是，每個化學元素都有光譜線的“指紋”-窄波長區(qū)域，該元素的原子可以在其中很好地發(fā)射或吸收光。特征指紋的存在揭示了特定化學元素的存在和豐富。

他們所尋找的并不完全是云

從氣體云的光譜中，研究人員可以立即分辨出氣體的距離，并且他們正在回顧宇宙歷史的前十億年。他們還發(fā)現(xiàn)了一些化學元素的痕跡，包括碳，氧，鐵和鎂。但是，這些元素的數(shù)量很少，大約是我們太陽大氣中豐度的1/800倍。天文學家總結(jié)稱所有元素比氦重“金屬”。這種測量使氣體云成為宇宙中已知金屬最貧乏(和最遙遠)的系統(tǒng)之一。卡內(nèi)基科學研究所的邁克爾·勞奇(Michael Rauch)是這項新研究的合著者，他說：

尋找第一代所謂的“人口III”恒星是重建宇宙歷史的最重要目標之一。在后來的宇宙中，比氫重的化學元素在讓氣體云塌陷形成恒星方面起著重要作用。但是那些化學元素，特別是碳，本身是在恒星中產(chǎn)生的，并以超新星爆炸的形式拋入太空。對于第一批恒星，那些化學促進劑根本就不會在那里，因為緊接在大爆炸相之后，只有氫和氦原子。這就是使最初的恒星與所有后來的恒星根本不同的原因。

分析表明，云的化學組成不是化學原始的，而是相對豐度出人意料地類似于當今星際氣體云中觀察到的化學豐度。較重元素的豐度比率非常接近現(xiàn)代宇宙中的比率。在很早的宇宙中這種氣體云已經(jīng)包含具有現(xiàn)代相對化學豐度的金屬這一事實對第一代恒星的形成提出了關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

這么多的星星，很少的時間

這項研究表明，該系統(tǒng)中第一批恒星的形成必須早得多：至少再多一代恒星的爆炸已經(jīng)消除了第一批恒星預期的化學產(chǎn)率。一個特殊的時間限制來自Ia型超新星，這是產(chǎn)生具有觀察到的相對豐度的金屬所需的宇宙爆炸。這樣的超新星通常需要大約10億年才能發(fā)生，這嚴重限制了首批恒星如何形成的任何情況。

如今，天文學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這一非常早期的云，他們正在系統(tǒng)地尋找其他示例。愛德華多·巴納多斯(EduardoBañados)說：“令人興奮的是，我們能夠在宇宙歷史的早期如此測量金屬度和化學豐度，但是如果我們想確定第一批恒星的特征，就需要在宇宙歷史的更早時進行探測。我們將發(fā)現(xiàn)更遙遠的氣體云，這可以幫助我們了解第一批恒星是如何誕生的。”