《天文学与天体物理学》:宇宙尘埃起源新学说,或由气体粒子碰撞产生

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大爆炸二十亿年后,数千个富含恒星和尘埃的巨大星系已经形成。一项由SISSA领导的国际研究试图揭示这些物质的起源之谜。

研究人员结合观察和理论方法来确定这些宇宙物质演化背后的物理过程,并首次发现了由于遥远宇宙中金属浓度高而导致宇宙尘埃快速增长的证据。

这项发表在《天文学和天体物理学》(Astronomy & Astrophysic)上的研究为研究大质量物体的演化阶段提供了一种新的方法。

自20年前首次发现以来,形成大量年轻恒星的非常遥远的大质量星系,即所谓的“尘埃”(恒星形成)星系对天文学家来说是一个严重的挑战。

一方面,由于位于遥远宇宙的致密区域,它们很难被探测到;另一方面,许多这些布满这些尘埃的星系是在宇宙非常年轻的时候形成的,有时甚至不到10亿年,科学家一直想弄清楚如此大量的尘埃是如何在这么早的时候产生的。

多亏了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA),对这些尘埃的研究现在成为可能。这台位于智利北部阿塔卡马沙漠的干涉仪由66台望远镜组成,能够探测到穿透尘埃云的红外光,揭示出新形成恒星的存在。

然而,宇宙早期大量尘埃的来源对天文学家来说仍然是一个悬而未决的问题。

这项研究的研究人员表示,多年来,科学家一直认为宇宙尘埃的产生完全是由于超新星爆炸。然而,最近的理论工作表明,尘埃也可以通过充满星系的冷的、富含金属的气体粒子的碰撞而生长

该研究团队由来自欧洲、美国、加拿大和南非机构的研究人员组成,结合观测和理论方法研究了300个遥远的尘埃星系,以揭示这些星系的起源。

研究人员通过拟合这些尘埃星系的光谱能量分布来推断它们的物理性质,并在大多数星系中发现了大量的尘埃物质。

研究人员认为,超新星爆炸不可能揭示所有这些现象。其中一部分必须通过大质量恒星周围富含金属的气体环境中的粒子碰撞产生,这是以前理论模型所假设的,也是第一次有观测数据支持两种生产机制。

为了全面评估观测结果,团队还将他们的数据与最先进的星系模拟进行了对比。他们使用了SIMBA模拟了从宇宙开始到现在数百万个星系的形成和演化,跟踪它们的所有物理属性,包括尘埃质量。

研究人员总结称,尘埃的产生主要是由粒子通过与气体的碰撞而快速增长所决定的。这强有力地证明恒星死亡期间和这些大质量恒星之间的空间中都有尘埃形成,这是理论研究中假设的。

此外,它提供了一种新的方法来研究遥远宇宙中大质量物体的演化,这种方法将由詹姆斯·韦伯太空望远镜等未来的太空望远镜进行观测验证。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文链接:

https://phys.org/news/2021-01-unveiling-cosmic-distant-universe.html

https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/12/aa38405-20/aa38405-20.html

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