ALMA 捕捉到最遙遠星系的氧氣光譜

天文學家在 2024 年發現了一個名為 JADES-GS-z14-0 的星系，這是目前確認最遙遠的星系。它是如此遙遠，以至於它的光花了 134 億年才到達地球，這意味著我們現在看到的樣子是宇宙年齡不到 3 億年（僅佔目前宇宙年齡的 2%）時的景象。而最新的研究顯示，這個星系內部的化學組成比預期的更為成熟，研究人員表示這就像在嬰兒應該出現的地方，卻發現了一個青少年。研究結果顯示，這個星系的形成速度比科學家原本預期的要快得多，這進一步證明星系的形成速度比預期的要快。

一般來說，星系剛誕生時通常充滿年輕的恆星，而這些恆星主要由氫和氦等輕元素組成。隨著恆星的演化，它們會產生較重的元素，如氧，並在死亡後將這些元素釋放到星系中。但科學家過去認為，在宇宙年齡3億年時，還不太可能有富含重元素的星系。然而，這次的研究發現JADES-GS-z14-0內的重元素含量比預期高了10倍左右。這個結果改變了我們對星系形成初期的看法，如果星系在宇宙的嬰兒期就已經非常成熟，那麼天文學家必須重新思考星系到底是在何時及如何形成的。

▲右側方框中顯示的是ALMA所觀測到的JADES-GS-z14-0，這是目前已知最遙遠的星系。左側顯示的兩個光譜來自兩個獨立的天文團隊對ALMA數據的分析結果，兩組天文學家都發現了氧的發射線，這代表著目前已偵測到最遙遠的氧氣訊號，來自宇宙誕生後僅3億年的時期。（Source：ESO）

這次氧氣的發現也使得天文學家更準確地測量JADES-GS-z14-0的距離。阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列計畫（ALMA）的探測提供了非常精確的星系距離測量，不確定性僅為0.005%，相當於在1公里的距離內精確達5公分，這種極高的精確度讓科學家對遙遠星系的性質有了更細緻的理解。研究人員表示雖然這個星系是由韋伯太空望遠鏡所發現，但ALMA確認了它的真實距離。這次的研究展示了ALMA和韋伯之間的完美合作，讓我們能夠更清楚地理解早期宇宙中星系的形成與演化。研究顯示星系可能比我們想像的更早、也更快地形成，這次的發現再次證明ALMA在探索宇宙最初星系的形成條件上扮演了關鍵角色。相關研究成果發表於《The Astrophysical Journal》和《Astronomy & Astrophysics》期刊上。