清华研究团队发表新成果,揭示早期宇宙星际间重元素起源之谜

澎湃新闻 2021-09-28 21:57:54

澎湃新闻从清华大学获悉,9月27日,国际知名天文期刊《自然·天文》(Nature Astronomy)发表了清华大学天文系教授蔡峥课题组一项揭示早期宇宙星际间重元素起源之谜的研究结果。
该课题组的发现表明,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,比之前研究中普遍认知的要大得多。该文结果为宇宙星际空间重元素起源之谜提供了新的见解,并为理论提供了全新的观测挑战。
研究团队介绍,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。在宇宙大爆炸后不久,宇宙中只存在大量的氢、氦和少量的锂,而没有更重的元素(如,碳、氮、氧元素)。
早期宇宙中的重元素从何而来?它们又是如何到达星际介质中的?这是观测宇宙学中的关键性问题。
研究团队介绍,理论上,小质量星系的活动似乎是星际介质重元素起源的原因。但在观测上,大多数光学波段的搜寻和探索都无功而返。蔡峥所领导的项目利用国际上最大的射电望远镜——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。
在进行了仔细的数据分析和处理后,研究团队发现一个候选星系,并经观测表明,大质量星系的星风反馈作用可能比之前想的重要。
大质量星系“抛”出的氧元素富集,导致中性氧吸收线出现折叠。  清华大学 供图

大质量星系“抛”出的氧元素富集,导致中性氧吸收线出现折叠。  清华大学 供图

进一步地,该研究团队将这个星系与理论上的数值模拟进行对比发现,这次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。
研究团队表示,这一发现清晰地表明,可能并非像数值模拟预计的宇宙早期重元素起源于小质量星系的活动,而有可能大质量星系的贡献比先前的想象重要得多。该文结果为宇宙星际空间重元素起源之谜提供了新的见解,为理论提供了全新的观测挑战。
该研究项目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、科研院的支持,并有多家国内外科研机构、高校合作参与。蔡峥为该项目负责人和此次发表文章的通讯作者;清华大学博士生吴昀荆为论文第一作者。

更多阅读