天文學(xué)家使用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了復(fù)雜有機(jī)分子的證據(jù)，類似于這里顯示的斯韋遙遠(yuǎn)星系中的煙霧。這個(gè)距離我們120多億光年的伯太星系，恰好與另一個(gè)距離我們地球僅30億光年的空望星系幾乎完美地排成一行。在這張假色韋伯圖像中，遠(yuǎn)鏡宇宙前景星系顯示為藍(lán)色，發(fā)現(xiàn)而背景星系為紅色。古老有機(jī)分子用橙色突出顯示。機(jī)分(圖片鳴謝:J. Spilker / S. Doyle，詹姆中已知最雜NASA，斯韋ESA，伯太CSA)
（神秘的空望地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（查爾斯·蔡）：一項(xiàng)新的研究報(bào)告稱，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了宇宙中已知最古老的遠(yuǎn)鏡宇宙復(fù)雜有機(jī)分子。
根據(jù)這項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)這些化學(xué)物質(zhì)——很像在地球上的古老煙霧和煤煙中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)——存在于早期星系中，該星系是在宇宙約為其當(dāng)前年齡的10%時(shí)形成的。
碳基分子，技術(shù)上稱為多環(huán)芳烴，存在于地球上的石油和煤炭沉積物以及煙霧中。
“我們發(fā)現(xiàn)的分子不是像水或二氧化碳這樣的簡(jiǎn)單物質(zhì)，”該研究的主要作者，德克薩斯A&M大學(xué)學(xué)院站的天文學(xué)家賈斯汀·斯皮克告訴Space.com。"我們談?wù)摰氖呛袛?shù)十或數(shù)百個(gè)原子的大而松軟的分子."
這些復(fù)雜的有機(jī)分子在太空中很常見(jiàn)，它們經(jīng)常與微小的塵埃顆粒聯(lián)系在一起。天文學(xué)家研究它們是因?yàn)樗鼈兛梢詭椭沂拘窍祪?nèi)活動(dòng)的關(guān)鍵細(xì)節(jié)——例如，它們有助于影響星際氣體冷卻的速度。然而，在宇宙相對(duì)年輕時(shí)形成的非常遙遠(yuǎn)的星系中檢測(cè)這些分子具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡的靈敏度和它們監(jiān)測(cè)的光波長(zhǎng)數(shù)量有限。
現(xiàn)在，利用美國(guó)宇航局特別強(qiáng)大的新詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)，斯皮克和他的同事們?cè)诰嚯x地球120多億光年的一個(gè)名為SPT0418-47的星系中檢測(cè)到了這些分子。
“在大爆炸之后，宇宙能夠非常迅速地制造出非常大、非常復(fù)雜的分子，這是非常了不起的，”斯皮克說(shuō)。
鑒于SPT0418-47的極端距離，天文學(xué)家探測(cè)到的光在大爆炸后不到15億年就開(kāi)始了它的旅程。(宇宙目前大約有138億歲。)
“這將類似探測(cè)的舊記錄向前推了大約十億年，”斯皮克說(shuō)。
這一發(fā)現(xiàn)是在時(shí)空結(jié)構(gòu)中一種被稱為引力透鏡的扭曲的幫助下得到的。阿爾伯特·愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量會(huì)扭曲時(shí)空，有點(diǎn)像保齡球會(huì)拉伸它所在的橡膠片。一個(gè)物體的質(zhì)量越大，它周?chē)臅r(shí)空曲線就越多，因此物體的引力就越強(qiáng)。引力的行為方式意味著它可以像透鏡一樣彎曲光線，因此一個(gè)強(qiáng)大的引力場(chǎng)，如大質(zhì)量星系團(tuán)產(chǎn)生的引力場(chǎng)，可以像一個(gè)巨大的放大鏡一樣工作。
斯皮克說(shuō)，天文學(xué)家利用美國(guó)宇航局的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了一整天的觀察，發(fā)現(xiàn)了最古老的復(fù)雜有機(jī)分子的前紀(jì)錄保持者。相比之下，使用JWST，“我們總共只盯著這個(gè)星系看了一個(gè)小時(shí)，”他說(shuō)。"韋伯確實(shí)讓尋找有機(jī)分子變得太容易了."

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的星系顯示了一個(gè)由透鏡現(xiàn)象引起的愛(ài)因斯坦環(huán)。從地球上看，當(dāng)兩個(gè)星系幾乎完全對(duì)齊時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)透鏡現(xiàn)象。前景星系的引力導(dǎo)致背景星系的光被扭曲和放大，就像透過(guò)酒杯的莖看一樣。因?yàn)樗鼈儽环糯罅耍哥R化使得天文學(xué)家能夠比其他方式更詳細(xì)地研究非常遙遠(yuǎn)的星系。(圖片鳴謝:s·道爾/j·斯皮爾克)
此外，盡管以前在古老星系中檢測(cè)復(fù)雜有機(jī)分子的努力只能告訴我們化學(xué)物質(zhì)是否存在，“韋伯的分辨率讓我們看到分子在星系中位置的實(shí)際細(xì)節(jié)，而不僅僅是它們是否存在，”斯皮克說(shuō)。在SPT0418-47中，這些分子在整個(gè)星系中的存在并不均勻，其原因仍有待解釋。
總而言之，這些新發(fā)現(xiàn)表明“星系有可能超速形成，”斯皮克說(shuō)。“我們研究的星系已經(jīng)和我們的銀河系一樣大，它的恒星形成的碳和氧一樣多，盡管它只有我們銀河系的十分之一大。這就像一個(gè)已經(jīng)經(jīng)歷了整個(gè)職業(yè)生涯的三年級(jí)學(xué)生——上過(guò)大學(xué)，完成了職業(yè)生涯的工作，然后在八歲時(shí)退休。韋伯的新結(jié)果表明，通過(guò)太空中豐富的化學(xué)物質(zhì)，星系產(chǎn)生真正復(fù)雜的分子實(shí)際上并不困難。”
此外，科學(xué)家此前認(rèn)為這些復(fù)雜的有機(jī)分子與恒星的形成有關(guān)。然而，新的數(shù)據(jù)顯示，這可能并不總是正確的——斯皮克和他的同事發(fā)現(xiàn)了許多有這些分子但沒(méi)有恒星形成的區(qū)域，以及其他有新恒星形成但沒(méi)有這些分子的區(qū)域，他說(shuō)。
“在宇宙非常年輕的時(shí)候，在星系中找到這些大而復(fù)雜的分子是許多天文學(xué)家希望和期待韋伯做的事情之一，我希望我們從第一次嘗試中獲得的教訓(xùn)可以幫助我們所有人前進(jìn)，”斯皮克說(shuō)。“我渴望推進(jìn)到更遙遠(yuǎn)、更年輕的星系——我們最終能找到一個(gè)沒(méi)有足夠時(shí)間讓這么大的分子形成的星系嗎？我也想更好地理解為什么這些分子存在于星系的某些區(qū)域而不存在于其他區(qū)域。允許大分子快速形成的分子區(qū)域有什么特別之處？”
Spilker警告說(shuō)，用于做出新發(fā)現(xiàn)的JWST中紅外儀器(MIRI)“現(xiàn)在似乎性能下降。美國(guó)宇航局有一個(gè)非常優(yōu)秀的工程師團(tuán)隊(duì)，他們目前正在調(diào)查問(wèn)題的原因。但如果表現(xiàn)繼續(xù)惡化，明年之后可能就無(wú)法進(jìn)行這樣的研究了。”
科學(xué)家們?cè)诮裉?6月5日)的《自然》雜志在線版上詳細(xì)介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。

(責(zé)任編輯：探索)