#优质好文激励计划# 被标记的13个分子启示了大星系形成过程
探测遥远宇宙中分子的NOEMA射电望远镜🔭阵列。
(图片来源: © IRAM/Diverti Cimes)
在我们看到的120亿年前的两个星系中，发现了一个分子宝库，揭示了古代领域是如何形成恒星的信息。
其中一个遥远的星系APM 08279+5255是一个类星体的家园——一个在其核心吞噬大量气体的活跃的超大质量黑洞——而另一个星系NCv1.143则是一个更为“正常”的星系。然而，两者都被认为正在以惊人的速度形成恒星，比银河系目前正在形成的恒星多数百倍。
这两个星系是天文学家利用法国的NOEMA（北方扩展毫米波阵列）瞄准的。
NOEMA能够探测毫米和亚毫米无线🛜电波。令人着迷的是，由瑞典查尔姆斯理工大学的陈涛杨（Chentao Yang）领导的研究小组在这两个星系中检测到了多达13种不同分子的辐射☢️。
杨在一份新闻声明中说：“我们看到了在附近星系中很难观测到的部分电磁波谱。”“但是由于宇宙的膨胀，来自遥远星系的光被移动到更长的波长，我们可以用射电望远镜🔭观察到亚毫米波。”
这一发现形成了迄今为止在如此遥远的星系中检测到的最大的分子集合（这些星系现在大约有200亿光年远，并且由于宇宙的膨胀而变得更远）。
在检测到的13种不同类型的分子中，一氧化碳、一硫化碳、氰基（自由基是一种分子，它的一个组成原子的外壳上有一个不成对的电子），形成阳离子（阳离子是带正电荷的离子），氰化氢，异氰氢，一氧化氮和水。杨的团队还探测到了五种在早期宇宙中从未见过的分子：环丙烯亚基（一种在土卫六上也发现的高活性有机分子），重氮基（由氮分子和氢离子形成），有机分子乙快基，氢离子（由水分子和氢离子形成）和亚甲基快基（一种高活性有机分子）
天文学家对在遥远的类星体APM中探测到的各种分子的印象08279+5255. (来源: NASA/ESA/W. P. Maksym (CfA) /Jmol/R. Cumming)
所有这些分子都普遍存在于我们银河系的星际气体中，每一种分子都提供了关于它们所处环境的线索——我们所看到的形成大量恒星的环境。
杨说：“我们知道这些星系是巨大的恒星工厂，也许是宇宙中最大的恒星工厂之一。”
该团队还发现APM 08279+5255中的类星体包含了比整个NCv1.143更高温度和密度的激发分子气体，这可能是类星体黑洞周围活动的结果。它的分子丰度类似于现代宇宙中有活跃黑洞的星系。同样的，NCv1.143的分子清单类似于本地的星暴星系，它们只是简单地诞生了许多恒星，像是大熊星座的雪茄星系（梅西耶82）。
这些星系的化学成分类似于在120亿年前就已经存在了。
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但不是所有的东西都是一样的。一些分子（如二氧化碳）的排放强度，再加上两个星系的恒星形成气体的极端条件，表明了所谓的一个“上重初始质量函数”。初始质量函数，或IMF，描述了给定质量的恒星能够形成的数量，低质量恒星比高质量恒星要常见得多。头重脚轻的IMF意味着在早期宇宙中能够形成比现在更多的大质量恒星。这可能不仅解释了为什么詹姆斯韦伯太空望远镜🔭发现的早期宇宙中的星系比预期的要亮。-它们包含更多质量更大、更明亮的恒星
-但也表明存在更大质量的恒星爆炸为超新星，将加速这些星系中化学物质的发展，将重元素分布在太空中。
法国索邦大学的合著者皮埃尔·克克斯说：“早期宇宙中最杰出的星系终于能够通过分子讲述他们的故事了。”
研究结果发表在12月14日的《天文学与天体物理学》杂志上。
BY: 凯瑟 库帕
FY: 志愿者何丹怀（懐）
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