科学家解开了4.4亿光年外的富氮星系之谜

科学家们第一次能够解释宇宙最遥远星系之一不寻常化学成分背后的奥秘。这项突破性研究建立的最先进的理论模型可能是我们更好地了解遥远宇宙的关键。

赫特福德郡大学天体物理研究中心 (CAR) 的 Chiaki Kobayashi 教授利用詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 采集的数据领导了这项突破性研究。

小林教授研究的星系被称为 GN-z11——“位于”大爆炸后仅仅 4.4 亿年。然而，JWST 拍摄的光谱表明 GN-z11 中的氮丰度异常高，这让许多科学家感到惊讶。

在大爆炸期间，仅产生轻元素，而当恒星在138亿年的宇宙时间后死亡时，碳和较重元素在恒星中产生并分布在星际介质中。

到目前为止，为解释银河系中存在如此多的氮而提出的假设之一是，一颗超大质量恒星可能会产生元素，该恒星的质量是太阳的 50,000 到 100,000 倍。

但小林教授的研究不仅反驳了超大质量恒星的假说，而且可能还反驳了残留的超大质量黑洞的假说。相反，她建立了一种理解早期星系的新方法。

赫特福德郡大学天体物理学教授 Chiaki Kobayashi 教授表示：“这个星系告诉我们的并不是一颗不寻常的恒星，而是一个不寻常的星系生命片段。我们发现早期星系有‘爆发式’的恒星形成，这导致了这种不寻常的现象。”化学成分。 ”

“在我们的模型中，估计只有一百万年的短暂时期内，氮的丰度比氧的丰度要高得多。

“我们的理论模型不需要任何特殊的浓缩源，就像我们银河系中的普通恒星一样，它还可以预测所有元素的丰度，即使使用我们现在拥有的最好的望远镜也无法检测到。”

研究核天体物理学的小林教授解释说，爆发恒星理论模型有助于解锁我们对早期宇宙的理解。

“在我们的模型中，星系正在经历间歇性、爆发性的恒星形成，并且称为沃尔夫-拉叶星的相当大的垂死恒星正在产生这种特殊的元素，即氮，然后超新星产生主要重元素(例如氧)。”

“我们相信，这个模型正在见证星系一个高度戏剧性的演化阶段，这对于所有研究宇宙的人来说都是非常令人兴奋的。”

谈到未来以及这一发现对天体物理学的意义，小林教授补充道：“我们希望看到更多像这个星系一样具有不寻常化学成分的星系。”

“我们还希望在这些星系中看到除氮和氧之外的更多元素。由于不同类型的恒星在不同的时间尺度上产生不同的元素，元素丰度模式是了解宇宙历史的化石记录。我称之为接近‘银河外考古学’。”

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