從宇宙極早的黑暗時期借到了一點光

49太歲

 

　　本圖顯示137億年來，從大霹靂、歷經黑暗時期，到第一代恆星形成時期，及後來 - 迄今仍在繼續膨脹中的宇宙時間表。

　　宇宙歷史上第一批恆星所遺留的殘骸，對於解開宇宙黑暗時期的奧秘，一向為天文學家帶來許多重要幫助。最近，由英國劍橋大學和美國加州理工學院共同合組的一個研究團隊，向大質量黑洞「類星體」（quasar）借了一些光，「照亮」了數十億年前，恆星爆炸所釋放出的氣體，從他們的研究結果可以顯示，宇宙在化學演化過程中，過去曾一度失落的證據，現在，被重新找回來了。

　　宇宙，從充滿氫和氦的初期，變化成今天這般富含重元素，如氧、碳和鐵的模樣，這中間的過程，是如何進行的呢？一般相信，這個關鍵奧秘的答案，就握在宇宙第一代的恆星手中。

　　雖然望遠鏡可以偵測得到距地球達數十億光年遠的光線，並且，也能使天文學家能回得到過去137億年以來，宇宙歷史中的幾乎任何一個片段，但是在觀測上仍有個挑戰，就是所謂的「黑暗時期」，這是宇宙大霹靂後，為期大約5億年的一段時間，該時期結束於第一代恆星誕生時，不過，當時的宇宙充滿了氣體雲，而這種氣體雲無論在可見光或紅外光中，都是不透明的，所以，這可不太妙，因為，望遠鏡看不透這種雲。

　　今天，劍橋大學和加州理工學院的天文學家團隊則利用來自某個位於數十億光年以外的類星體所發出的光，當作背景光，只要氣體雲正好在這背景光所通過的路徑上，任何氣體雲都可以被測量得到。

　　該團隊採用的是位在夏威夷和智利，全世界最大的望遠鏡，來做精密的測量。研究人員利用類星體吸收譜線，所謂的「萊曼阿爾法阻尼系統」（DLA：damped Lyman alpha system），來進行氣體雲的確認工作。在數以千計已知的這種DLA系統中，該團隊已成功地找到，來自宇宙極早期歷史的恆星所釋放出的罕見雲層。

　　由成分來判斷，該氣體是由一顆宇宙初期恆星爆炸所發出，該恆星年代久遠，最早可能達到距離今天130億年以前之久，這次分析是史上針對宇宙最古老恆星進行的第一次內部成分分析。

　　該研究結果針對一段過去只能以電腦模擬計算才得以建立的模型，提供了觀測上的驗證，有助於天文學家更了解，宇宙的化學演化如何進行，填補了天文學過去在這部份的空白。

　　他們發現，在那些氣體雲中，微量元素存在的比例，和今天在正常恆星的組成比例上，大不相同。最重要是碳和鐵的比例 - 拿它來和從今天的太陽測量得到的比例相比，這數字大了35倍。這樣的組成成分使該團隊推論，釋放出這些氣體的恆星，質量應比太陽大25倍，且該顆恆星起初是由氫和氦所構成。

　　這氣體雲有多重要？事實上，這些科學家們認為這氣體雲的重要性，若以演化論來說，足可堪稱為探索宇宙化學演化史的關鍵化石記錄 - 在探索極早期宇宙歷史上，算是重新尋回了一個先前找不到的環節。


《 本帖最後由 49太歲 於 2011-1-20 09:41 編輯 》