我國學者揭示早期宇宙星際間重元素起源之謎

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9 月 27 日，國際知名天文期刊《自然—天文》（Nature Astronomy）發表了清華大學天文系教授蔡峥課題組的研究結果。課題組通過觀測發現，大質量星體的反饋作用對于早期宇宙重元素起源的影響力，要比之前普遍認知的要大得多。

在接受《中國科學報》采訪時，蔡峥介紹説，在宇宙中，絕大部分物質不在星系裏，而在星系之間。這部分彌散在星系之間廣袤空間裏的物質被稱為星系際介質。

在宇宙大爆炸初期，宇宙中只存在大量的氫、氦和少量的锂，沒有更重的元素（如碳，氮，氧等）。但是天文學家們從距離大爆炸僅 10 億年的宇宙中，利用類星體光譜，确認了星系際介質中已經存在了較重的元素。

" 這些早期宇宙中的重元素究竟從何而來，它們又是如何到達星際介質中的？這一問題直到今天依然是觀測宇宙學的一個關鍵性問題。" 蔡峥説，今年 4 月，《科學》聯合上海交通大學發布了人類目前 125 個比較難解的科學問題，早期宇宙中重元素的起源問題便位列其中。

對于這一問題，目前科學界比較公認的理論認為，早期星際介質中的重元素主要是被小質量星系的恒星星風，或者活動星系核反饋抛射到宇宙空間中的。在這個模型框架下，小質量星系的活動似乎是星際介質重元素起源的原因。

然而在實際觀測中，由于小質量星系本身亮度很低，加之星系很可能是被塵埃所遮蔽，傳統的光學觀測并不能有效地支持這一理論。對此，蔡峥所領導的一個項目将觀測手段轉向了射電觀測。

該項目組利用國際上最大的射電望遠鏡——位于智利北部的 ALMA 陣列，觀測到宇宙早期某顆類星體所發射的光束，在途徑距離地球 125 億光年外的宇宙某區網域時，出現了比較明顯的氧吸收現象，導致課題組觀測到的宇宙早期中性氧吸收線出現明顯的折疊。" 這説明該片區網域存在一個較強的氧元素吸收體，而該吸收體中存在的氧元素，便是周圍星系通過自身的反饋作用‘抛’入宇宙中，進而富集于此的。" 蔡峥説。