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  科学家们新近观测到宇宙只有18亿岁时,一颗遥远的濒死恒星发出的伽马射线暴(GRB)照亮了一对星系,揭示了关于它们化学组成的惊人细节。

  GRB 090323是美国宇航局的费米空间望远镜在2009年3月23日首先探测到的,接着是雨燕卫星和智利MPG/ESO 2.2米望远镜上的地基GROND系统(伽马射线暴光学和近红外探测器),以及欧南台的甚大望远镜(VLT)先后都观测到这一现象。VLT的观测揭示出这个伽马射线暴的光穿透了它的主星系和另一个邻近的星系,两个星系的红移都是3.57,相当于120亿年前。

  艺术家概念中的伽马射线暴(左)发出的光穿透其主星系和一个邻近的星系,那个邻近的星系可能正处在和主星系的互动中。观测显示两个星系富含重化学元素。

  通过分析GRB的光被星系内的气体吸收的方式,星系的冷气体的化学成份能够被确定。“我们探测到那些在遥远星系内常见的元素,例如:锌、铁、硫、硅,但这些元素的丰度比通常的更加丰富,”德国的马克斯-普朗克地外物理学研究所的Sandra Savaglio说。“太阳的绝大部分是由氢和氦组成的,所有的其它元素-我们称之为金属元素--约为总量的1.4%(粒子数量)。在我们观测到的这两个星系内,所有的其它元素相对于氢和氦,其丰度几乎是太阳的两倍多。”

  这个发现令人惊讶,因为早期宇宙主要由轻元素组成,比氢和氦重的元素由巨恒星内部的核反应合成,当它们在生命的终点爆发时,把那些重元素注入当地的星际介质中。因此随后的数代恒星,它们的重元素丰度变得越来越丰富,但是这些新结论表明,某些星系已经富含这些重元素,即使是在大爆炸后二十亿年里。“宇宙比通常认为的在化学组成的演化方面更加快速,”Savaglio说。

  这对星系为了如此有效地丰富气体中的重元素丰度,必须以极快的速率制造新恒星。要获得这种效果,一种方式是如果星系在合并的过程中--它们的气体云的互动触发了高密度物质包塌缩形成新恒星。这个发现也提出了,遥远宇宙内的合并中的星系可能触发了GRB。

  Savaglio补充道,未来一代望远镜,诸如欧洲极大望远镜(E-ELT)的观测能力将提供有关星系和原始宇宙的更深入和更精确的信息。“此刻,星系和GRB的光谱是适当的,肯定比过去的四米望远镜拍摄到的更好;15年前我们不能够做这些观测,”她说。“但是遥远的目标是昏暗的,能够拍摄到好的光谱是罕见的。我们的GRB特别地明亮。利用E-ELT以及一次如GRB 090323一样明亮的事件,我无法想象再做一次我们用VLT做过的工作会有多么容易,我们将把我们的观测拓展到近紫外波段和近红外波段。”

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channelId 1 1 遥远伽马射线暴(GRB)照亮了富含重元素星系 1 科学家们新近观测到宇宙只有18亿岁时,一颗遥远的濒死恒星发出的伽马射线暴照亮了一对星系,揭示了关于它们化学组成的惊人细节