利用迄今为止发现的最遥远的天体物理学对象增进我们对早期宇宙的理解

艺术家对最遥远的天体物理物体的概念-GN-z11，距地球134亿光年的星系-像天文学家捕捉到的那样，被伽马射线爆裂所描绘，从而使他们能够在早期就了解这一现象。宇宙。

卡耐基（Carnegie）的格里高里·沃尔斯（Gregory Walth）等国际天文学家团队的最新研究成果，使我们对最遥远的天体物理物体GN-z11有了更深入的了解，GN-z11是距地球134亿光年的星系。

GN-z11形成于大爆炸之后的4亿年，之前由太空望远镜数据确定为GN-z11，是迄今为止发现的最遥远的天体。在两篇新近发表的自然天文学论文中，北京大学卡夫里天文学与天体物理研究所的姜林华带领的研究小组使用地基望远镜拍摄了近红外光谱，确认了星系的距离。他们还捕获了与银河系中伽马射线爆发相关的紫外线。

他们的发现将增进我们对非常早的宇宙中恒星和星系形成的理解。

宇宙大爆炸（Big Bang）是一团火热，浑浊的汤，充满了高能粒子，并迅速膨胀。大约40万年后，这些粒子冷却并聚集成中性氢气，从而引发宇宙暗龄。

一些气体比其他气体更稠密，最终它们的材料向内塌陷，形成了宇宙中的第一批结构团。这些古代恒星和星系释放的能量使散布在整个宇宙中的中性氢激发并失去电子，这一过程称为电离。因为光子可以自由地通过这种电离气体，所以宇宙再次变得发光了。

宇宙电离的这一时期持续了几亿年，代表了宇宙历史上最重要的相变之一。下一代望远镜的主要科学目标之一就是了解这一时代并检测出这些最初物体发出的光，其中包括卡内基Las Campanas天文台正在建造的巨型麦哲伦望远镜。但是，现有的望远镜很难检测到来自如此遥远星系的光谱，这就是这一发现如此令人兴奋的原因。

通过在夏威夷的莫纳克亚山上使用Keck I望远镜对GN-z11进行深光谱观察，研究小组得以确认它的距离为134亿光年。但是，对GN-z11发出的光的分析表明，银河系中的元素比氢和氦重得多。这表明它不是原始的银河系之一，它们是在寒冷的原始宇宙中形成的，缺乏前几代恒星合成的元素聚宝盆，当它们作为超新星爆炸时被植入周围的原材料中。

凯克（Keck）的观察还揭示了持续不到三分钟的明亮光束。对这种闪光的详细分析是由GN-z11中的伽马射线爆发产生的。以前不知道这些现象仅在大爆炸之后的几亿年就存在。

沃尔思说：“我们对宇宙最早的物体了解得越多，就越能了解宇宙的结构是如何形成的。”

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参考：姜林华，柏川信长，王川，格里高利·沃思，何易斯，郑才，江内荣一，范小慧，伊东圭一，梁永明，梁丹妮和丹尼尔·斯塔克（Daniel P.Stark），2020年12月14日，自然天文学。DOI：
10.1038 / s41550-020-01275-y

这项工作得到了中国国家科学基金，中国国家重点研发计划和中科院南美天文学中心的支持。

卡内基科学研究院（carnegiescience.edu）是一家私人非营利组织，总部位于华盛顿特区，在两个海岸均设有三个研究机构。自1902年成立以来，卡内基学会一直是基础科学研究的先锋力量。卡内基的科学家是植物生物学，发育生物学，天文学，材料科学，全球生态学以及地球和行星科学的领导者。