大多數星係都形成於(yu) 宇宙早期，我們(men) 的銀河係也不例外。科學家推測，銀河係可能是在宇宙早期由幾個(ge) 矮星係碰撞形成的，這些矮星係形成於(yu) 130億(yi) 年前。因此，對於(yu) 這些宇宙早期星係的研究，可幫助我們(men) 更好地了解銀河係的形成與(yu) 演化。

　　10月27日，據國外媒體(ti) 報道，一個(ge) 國際研究小組利用阿塔卡瑪毫米/亞(ya) 毫米波陣列望遠鏡（ALMA）研究了118個(ge) 遙遠的星係，發現其中大約20%的星係中恒星發出的紫外線被塵埃所遮蔽，這就意味著，這些星係中包含著大量的塵埃和重元素，這一發現遠遠超出了此前的預期。

　　為(wei) 何會(hui) 有此現象？這些星係中的塵埃和重元素來自哪？此次發現是否意味著傳(chuan) 統理論需要改寫(xie) ？帶著這些問題，科技日報記者采訪了相關(guan) 專(zhuan) 家。

　　代代相傳(chuan) 的恒星“遺物”

　　科學家認為(wei) ，宇宙早期星係中缺乏大量塵埃和重元素。為(wei) 何有此推測？這要從(cong) 它們(men) 的“身世”說起。

　　“大爆炸之後宇宙中包含的元素主要是氫、氦以及少量的鋰元素。我們(men) 今天看到的各種更重的元素，主要是恒星演化和死亡的過程中產(chan) 生並釋放到星際空間的。”中國科學院國家天文台副研究員王嵐向記者表示。

　　第一代恒星死亡後，其生成的重元素散落在星際空間，在這其中誕生的下一代恒星便包含著這些重元素，並繼續生成新的重元素，就這麽(me) 一代代傳(chuan) 遞下去，宇宙中的重元素也隨著時間的推移而不斷增加。

　　而恒星的誕生，並非是“勻速”的。上海交通大學物理與(yu) 天文學院副研究員劉成則表示，此前觀測表明，在宇宙早期，物質密度漲落較小，也缺乏恒星形成必需的冷氣體(ti) 。隨著時間的推移，在引力作用下，暗物質逐漸成團，冷氣體(ti) 也隨之聚集起來，才為(wei) 恒星和星係的形成提供了條件，星係之間的相互碰撞也促使恒星形成率越來越高，並在宇宙大爆炸後約30億(yi) 年的時候達到峰值。“這一時期也被稱為(wei) ‘宇宙正午’（cosmic noon），宇宙中一半左右的恒星和星係都是在這段時間內(nei) 形成的。”劉成則說。

　　恒星的爆發式增長的確會(hui) 帶來大量塵埃和重元素。但在此之前，並沒有足夠的時間以及物質基礎形成如此多的大質量恒星，因此科學家推測宇宙早期星係中並不包含大量塵埃以及重元素。

　　“此前，天文學家也在高紅移星係中發現過大量塵埃，不過這種例子極其罕見。而此次研究卻發現了大量的此類星係，進一步明確了大量塵埃和重元素可能在高紅移星係中存在。”劉成則補充道。

　　質量越大的恒星壽命越短

　　“事實上，這在當今宇宙中並不常見。”中國科學院紫金山天文台助理研究員高揚表示，此次研究結果揭示了宇宙早期星係中，恒星或經曆了在短期內(nei) 快速生成及死亡的“生死時速”。

　　高揚介紹說，在宇宙早期，由於(yu) 塵埃比較少，輻射壓比較強，恒星本身需要更大的質量來抵抗輻射壓，所以在此時期誕生的恒星其實更趨向於(yu) 大質量恒星。

　　在此前的一些研究中，科學家模擬出的第一代恒星就可能擁有巨大的質量，大約在一百倍太陽質量以上，質量相對較小的第一代恒星甚至有可能成群形成。然而，受限於(yu) 設備水平以及數據支撐，這些仍然僅(jin) 限於(yu) 理論模型預測，缺乏實際的觀測證據。

　　如果宇宙早期真的可以形成大質量恒星，它們(men) 是否“心甘情願”死亡，給星係帶來大量塵埃和重元素？

　　“事實上，恒星的壽命主要取決(jue) 於(yu) 質量。質量越大的恒星，壽命越短，甚至有的大質量恒星，會(hui) 在誕生後幾百萬(wan) 年內(nei) 死亡。”高揚表示，幾百萬(wan) 年的時間聽起來雖然不短，但與(yu) 宇宙約138億(yi) 年的曆史相比，如彈指一揮間。

　　因此，宇宙早期星係的演化速度可能比我們(men) 預想的要快得多。如果此次研究結果能夠得以證實，對於(yu) 研究宇宙早期星係的形成與(yu) 演化具有重要意義(yi) 。

　　王嵐表示，星係的形成和演化是一個(ge) 非常複雜的過程，這一研究領域一直在發展，理論模型也在不斷完善。此次研究結果是否能夠推動星係演化模型的改進，還需要更多的觀測數據來支撐。

　　研究人員也表示，為(wei) 了更多地了解這些遙遠的星係，未來希望能夠通過ALMA對單個(ge) 星係進行更長時間的觀測，來確定這些塵埃在星係中的確切位置以及氣體(ti) 是如何運動的；除此之外，還要把這些包含大量塵埃和重元素的星係與(yu) 其他距離大致相同的星係進行比較，來找出它們(men) 是否具有某些特殊之處。



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