超过120亿光年远的星系的发现-揭示了在我们的骨头中发现的元素是如何在宇宙中锻造的

银河NGP-190387艺术家的印象

这幅艺术家的作品展示了NGP-190387,一个正在形成恒星的尘埃星系,它离我们如此之远,它发出的光花了120亿年才到达我们这里。ALMA的观测结果显示,NGP-190387的气体云中存在氟。到目前为止,这是在恒星形成星系中最远的探测到的元素,我们认为它在大爆炸后仅14亿年——大约是当前宇宙年龄的10%。yabo2018体育下载这一发现揭示了恒星是如何形成氟的,表明被称为沃尔夫-拉叶的短命恒星最有可能是氟的诞生地。信贷:ESO / M。Kornmesser

一项新发现揭示了氟——一种在我们的骨骼和牙齿中发现的氟化物元素——是如何在宇宙中形成的。使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(阿尔玛),其中欧洲南方天文台(ESO)是一个合作伙伴,一组天文学家在一个星系中发现了这种元素,这个星系非常遥远,它发出的光要花120亿年才能到达我们这里。这是第一次在如此遥远的恒星形成星系中发现氟。

“我们都知道氟,因为我们每yabo2018体育下载天使用的牙膏中含有氟化物,”英国赫特福德大学的Maximilien Franco说,他领导了今天(2021年11月4日)发表的这项新研究自然天文学.和我们周围的大多数元素一样,氟是在恒星内部产生的,但直到现在,我们还不知道这种元素是如何产生的。“我们甚至不知道哪种类型的恒星产生了宇宙中大部分的氟!”


与ESO合作的ALMA天文台有了一项新发现,揭示了宇宙中氟是如何形成的。在这个视频总结中了解更多这一发现,以及它与我们的口腔卫生的关系。信贷:ESO

佛朗哥和他的合作者在遥远星系NGP-190387的大型气体云中发现了氟(以氟化氢的形式),我们看到的是宇宙只有14亿年的时候的样子,大约是现在年龄的10%。yabo2018体育下载由于恒星在生命结束时,会排出它们在核心形成的元素,这一发现意味着,产生氟的恒星一定生活和死亡得很快。

研究小组认为沃尔夫-拉叶恒星是最可能产生氟的恒星,这种恒星的质量非常大,寿命只有几百万年,在宇宙历史上只是一眨眼的时间。他们说,他们需要解释团队发现的氟化氢的数量。沃尔夫-拉耶恒星以前曾被认为是宇宙氟的可能来源,但天文学家直到现在才知道它们在早期宇宙中产生这种元素的重要性。

沃尔夫-拉耶明星艺术家的印象

这幅艺术家的作品展示了一颗沃尔夫-拉叶恒星明亮的核心,周围环绕着由恒星自身排出的物质组成的星云。沃尔夫-拉叶恒星温度高,质量大,寿命长达几百万年。人们认为,它们会以引人注目的超新星爆炸告终,将核心形成的元素喷射到宇宙中。信贷:ESO / L。Calcada

“我们已经证明,沃尔夫-拉叶恒星在某种程度上帮助我们保持良好的牙齿健康!沃尔夫-拉叶恒星是已知的质量最大的恒星之一,在生命结束时可以剧烈爆炸!”亚博如何下载“弗朗哥的笑话。

除了这些恒星之外,关于氟是如何产生和排出的,过去也曾提出过其他设想。一个例子包括巨大的、演化的恒星的脉动,这些恒星的质量是我们太阳的几倍,被称为渐近巨大分支恒星。但研究小组认为,这些情况可能无法完全解释NGP-190387中氟的含量,其中有些情况需要数十亿年才能发生。


这个动画带我们去NGP-190387中的一颗沃尔夫-拉耶恒星,这是一个非常遥远的星系,它的光花了120亿年才到达我们这里。视频开始时的图像是真实的天文观测,而星系和它的沃尔夫-拉耶星(太遥远而无法清晰成像)是通过艺术家的动画来表示的。沃尔夫-拉叶恒星温度高,质量大,寿命长达几百万年,并被认为以戏剧性的超新星爆炸告终。最近ALMA的观测已经在NGP-190387的气体云中发现了氟,这使它成为在恒星形成星系中最远的元素。这一结果表明,星系中的大多数氟可能是由寿命较短的沃尔夫-拉叶恒星形成的。信贷:ESO / L。Calcada / M。Kornmesser/数字化巡天2/N。Risinger (skysurvey.org)

“对于这个星系,它只花了几千万年或几亿年的时间,就达到了与在恒星中发现的相当的氟水平银河系它有135亿年的历史。这是一个完全出乎意料的结果,”赫特福德大学教授Chiaki Kobayashi说。“我们的测量为氟的起源增加了一个全新的限制,氟的起源已经被研究了20年。”

NGP-190387星系周围的宽视场视图

这张遥远星系NGP-190387所在区域的可见光大视场图像是由“数字化巡天2号”拍摄的。这个星系距离地球非常遥远,它发出的光需要120亿年才能到达地球,它就位于图像的中心。虽然它在这张图片中不可见,但在这张宽视场中可以看到许多其他更近的星系。资料来源:ESO/数字化巡天2号,致谢:戴维·德·马丁

NGP-190387的发现标志着在银河系及其邻近星系之外首次发现氟。天文学家此前已经在遥远的类星体中发现了这种元素。类星体是由一些星系中心的超大质量黑洞提供动力的明亮物体。但在宇宙历史如此早期的恒星形成星系中,还从未观测到过这种元素。

该小组对氟的探测是一次偶然的发现,多亏了太空和地面天文台的利用才成为可能。NGP-190387最初是由欧洲航天局的赫歇尔太空天文台发现的,后来由智利的ALMA观测到。ALMA的数据证实,NGP-190387的异常亮度部分是由另一个已知的大质量星系造成的,该星系位于NGP-190387和地球之间,非常接近视线。这个巨大的星系放大了佛朗哥和他的合作者观测到的光,使他们能够发现NGP-190387中的氟在数十亿年前发出的微弱辐射。


这幅艺术家的动画展示了NGP-190387,一个正在形成恒星的尘埃星系,它离我们如此之远,它发出的光花了120亿年才到达我们这里。ALMA的观测结果显示,NGP-190387的气体云中存在氟。到目前为止,这是在恒星形成星系中最远的探测到的元素,我们看到的这个元素只在14亿年之后大爆炸——yabo2018体育下载大约是当前宇宙年龄的10%。这一发现为恒星如何形成氟提供了新的线索,表明星系中大多数氟可能是由被称为沃尔夫-拉叶的短命恒星形成的。信贷:ESO / M。Kornmesser

未来用超大望远镜(ELT)对NGP-190387进行研究,可能会揭示更多关于这个星系的秘密。ELT是ESO的新旗舰项目,目前正在智利建造,并将于本世纪末开始运作。yabo2018体育下载智利ESO研究员杨陈涛说:“ALMA对寒冷的星际气体和尘埃发出的辐射非常敏感。”“通过ELT,我们将能够通过恒星的直射光观测NGP-190387,获得有关该星系恒星成分的关键信息。”

参考:“星际介质浓缩在z > 4”2021年11月4日,自然天文学
DOI: 10.1038 / s41550 - 021 - 01515 - 9

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该团队由M. Franco(英国赫特福德大学天体物理研究中心[CAR])、K. E. K. Coppin (CAR)、J. E. Geach (CAR)、C. Kobayashi (CAR)、S. C. Chapman(加拿大达尔豪西大学物理与大气科学系和加拿大赫茨伯格天文与天体物理国家研究委员会)、C. Yang(欧洲南方天文台,智利),E. González-Alfonso (Universidad de Alcalá, Departamento de Física y Matematicas,西班牙),J. S. Spilker(美国德克萨斯大学奥斯汀分校天文系),A. Cooray(美国加州大学欧文分校物理与天文系),M. J. Michalowski(波兰物理学院天文天文台研究所)

欧洲南方天文台(ESO)使世界各地的科学家能够发现宇宙的秘密,造福于所有人。我们设计、建造和运营世界一流的地面天文台,天文学家利用这些天文台来解决令人兴奋的问题,传播天文学的魅力,并促进天文学领域的国际合作。ESO成立于1962年,是一个政府间组织,目前有16个成员国支持(奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、法国、芬兰、德国、爱尔兰、意大利、荷兰、波兰、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国)。与东道国智利和作为战略伙伴的澳大利亚合作。ESO的总部、游客中心和天文馆,ESO超新星,位于德国慕尼黑附近,而智利的阿塔卡马沙漠,一个奇妙的地方,有独特的条件来观察天空,拥有我们的望远镜。ESO有三个观测点:La Silla, Paranal和Chajnantor。在帕拉纳尔,ESO负责甚大望远镜及其超大望远镜干涉仪,以及两个巡天望远镜,VISTA工作在红外和可见光VLT巡天望远镜。此外,帕拉纳尔ESO还将主办和运营切伦科夫望远镜阵列,这是世界上最大和最灵敏的伽马射线天文台。ESO与国际合作伙伴一起,在查南托运营两个观测毫米和亚毫米范围天空的设施APEX和ALMA。在帕拉纳尔附近的塞罗阿马佐斯,我们正在建造“世界上最大的天空之眼”——欧洲南方天文台的超大望远镜。从我们在智利圣地亚哥的办公室,我们支持我们在该国的业务,并与智利的合作伙伴和社会接触。

阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)是一个国际天文设施,是ESO、美国国家科学基金会(NSF)和日本国家自然科学研究院(NINS)与智利共和国合作的伙伴关系。阿尔玛由ESO代表会员国通过NSF合作加拿大国家研究理事会(NRC)和科技部(大部分)和外祖母与中央研究院合作(如台湾和韩国)的天文学和空间科学研究所(KASI)。ALMA的建设和运作由欧洲经委会代表其成员国领导;国家射电天文台(NRAO),由联合大学公司(AUI)管理,代表北美;日本国家天文台(NAOJ)代表东亚。联合天文台(JAO)统一领导和管理ALMA的建设、调试和运行。
赫特福德大学给所有人带来了高等教育的变革影响。它的学生、员工和企业一直在充分发挥他们的潜力。通过高质量的教学、550个学位项目、前沿研究项目和强大的商业伙伴关系,他们的想法更大,脱颖而出,积极影响地方、国家和国际社会。

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