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翻译：杨幸允

校对：牧夫校对组

编排：陈宏宇

后台：朱宸宇

https://public.nrao.edu/news/alma-reveals-stunning-details-of-infant-galaxies-in-the-early-universe-3/

开创性的巡天观测为天文学家们提供了宇宙幼年时期星系形成的前所未有的景象

艺术家笔下早期宇宙中星系形成的过程：这其中包含几群产星星系，红色的为碳气体，黑色的为暗尘。阿塔卡马大型毫米波阵的“水晶”（CRISTAL）巡天计划观测到的许多星系都详细记录了星系形成的过程。图片来源：（美国）国家科学基金会（NSF）、联合大学公司（AUI）、美国国家射电天文台（NSF NRAO）和B.·萨克斯顿（B. Saxton）

利用国家射电天文台的合作伙伴阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列，天文学家进行了一项大型、全面、详细的研究，对宇宙早期星系的面貌有了更好的了解。“水晶”巡天计划（[CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA——利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列观测产星星系中星际介质的CII谱线）可以回看宇宙只有大约 10 亿岁的时候的样子，那时我们的宇宙还只是个一两岁的孩子。这些观测有助于科学家们了解星系是如何从原始气云中形成并演变成我们今天看到的结构的。

“阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列极佳的观测能力可以穿透尘埃和气体，让我们看到这些遥远星系中的非凡细节。”智利康塞普西翁大学（Universidad de Concepción）的罗德里戈·伊格纳西奥·埃雷拉·卡穆斯（Rodrigo Ignacio Herrera Camus）说，“我们看到的不仅仅是一团一团的光；我们能够分辨这些星系的内部结构，并了解它们内部发生的过程”。

“水晶”巡天观测的重点目标是有星系质量与其产星率之间典型关系的产生星系。阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列对这些星系的观测结果表明:

它们有多样的形状和运动： 一些星系有有序旋转的迹象，这表明它们是早期形成的盘星系。其他星系则有混乱的运动和不稳定的形状，这表明多个星系正在发生碰撞和并合。

它们有扩展开的气体云：通过探测处于电离的碳原子产生的特定类型的辐射，阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列探测到的气体云的范围远远超出了正在形成恒星的区域。这表明这些巨大的气体库环绕着这些星系，它们可能会为将来的恒星形成提供燃料，也可能会被强大的外向流排出。

恒星形成区块： 许多星系的恒星形成都是在分散的区块中，这为我们了解恒星是如何在这些早期星系中诞生的提供了线索。

其中一个特别引人瞩目的发现是一个名为 CRISTAL-10 的星系；它的电离碳辐射流量远低于其远红外光。这一比例与近域宇宙中最亮和被尘埃遮蔽最多的星系之一Arp220星系相似。对CRISTAL-10星系的进一步研究可以揭示早期宇宙中星际介质的能量来源和物理状态。

利用“水晶”巡天计划的研究绘制的早期星系形成的全家福。图片来源：arXiv:2505.06340

“在阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列之前，‘水晶’巡天观测提供的这种详细数据是不可能被实现的。”埃雷拉·卡穆斯说，“我们现在有一幅新的早期星系演化的全家福。这些观测结果正在挑战我们现有的星系形成模型，并为相关研究提供了新的方向。”

“水晶”巡天计划展现了阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列研究早期宇宙中星系演变的能力。通过追踪帮助恒星形成的冷气体和尘埃，阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列正在帮助科学家们拼写出我们银河系这样的星系的形成故事。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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红与蓝色的昴宿星团

如果你曾仰望夜空，看到一群大小和满月相近的恒星，那会是昴宿星团（M45）。 昴宿星团或许是地球天空中最著名的星团，即使在有光害的城市，仍然能看见到它最明亮的数颗成员星。 而在黝黑无光害的夜空中，人类的肉眼甚至可以看到环拱在昴宿星团周围的气体与尘埃云气。 在昴宿星团里，明亮泛蓝有七姐妹之称的成员星，照亮了周遭的尘埃，造就了在长曝光影像里的弥漫蓝色光晕。 不仅如此，这些宇宙尘埃看来酷似垂直上举的空灵手臂。 而整个结构，则像是镶在宇宙最丰富元素氢散发的泛红辉光里。 这幅总曝光时间将近25小时的主题影像，是由位在美国德州的Starfront天文台摄于去年。

影像提供与版权： Ogetay Kayali （Michigan Tech U.）

文稿： Ogetay Kayali （Michigan Tech U.)

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