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天文学家在宇宙大爆炸后十亿年研究星际介质

em在一个新的已发表的研究天文学家测量了17个年轻星系中离子化碳的发射,揭示了早期宇宙中星体形成速率的一个很好的衡量标准(除了碳源不足之外),紫外线场强度约为100-1000倍 / em

第一颗恒星和星系开始形成大爆炸后数亿年,并在十亿年后他们的物理过程主宰了宇宙结构的演变。迄今为止,已经有超过一千个这些早期星系的候选人出现,尽管他们遥远而微弱。其中一部分被发现在亚毫米波长处非常明亮,并且以惊人的速度制造出超过一千颗的恒星,这些恒星含有异常大的温暖的尘埃和气体储层。早期的星系是当今系统的直接祖先,天文学家对其诞生和演化进行建模,期望它们大致类似于现代星系。不过,有一些潜在的关键差异,如温暖的尘埃量;另一个原因是化学元素相对缺乏,这些化学元素今天被认为是理所当然的,但是这些化学元素是在恒星炉下一百二十亿年的烹饪过程中产生的。

CfA天文学家Tony Stark和一组同事已经完成了星际中碳的研究这些早期星系的介质。他们在南极亚毫米望远镜调查中发现了一组非常明亮的远处物体;在赫歇尔太空望远镜的调查中,还发现这些震源具有强烈的远红外光度。后续观测证实了20个星系早期时代尘埃星星形成的星系,并发现它们是亮的,部分原因在于它们被更密集的星系团引力透镜。 (由于质量的存在,光的路径被弯曲,所以星系前景星团中的物质可以像一个“引力透镜”一样来重新成像位于它后面的更远处的物体。)

该团队使用电离碳排放线进行研究。该线位于被大气掩盖的红外波长,但由于这些遥远星系的衰退速度很高,因此光谱转移到亚毫米波段,不受大气影响。选择的特定碳线是在新星的紫外线辐射使星际介质中的中性碳原子电离时产生的。十七个星系有强烈的碳排放;一氧化碳也被测量。科学家报告说,碳线能够很好地测量早期宇宙中的恒星形成速率(除碳源不足外),紫外线场的强度约为太阳附近的100-1000倍,并且发射介质的密度是中等的,每立方厘米大约一万个原子。该小组得出结论:未来的观测将研究这些早期星系内的个别区域,并测量其他原子线,以获得元素缺陷的更好估计。

出版物:B. Gullberg等人,“尘埃星形星系中[CII]发射的性质来自SPT调查,“MNRAS(2015年5月21日)449(3):2883-2900; doi:10.1093 / mnras / stv372

PDF研究副本:SPT调查中尘埃星形星系中[CII]发射的性质

来源:哈佛史密松天体物理中心

图片:ESA / NASA / Herschel; Guilberg等人