宇宙早期“成熟”星系惊现氧元素，天文学家重审星系演化理论

在探索宇宙奥秘的征途中，天文学家们取得了一项突破性发现。他们成功地在宇宙深处的一个古老星系中探测到了氧元素，这一发现不仅改写了天文学的历史记录，更对现有星系演化理论构成了挑战。

这个星系名为JADES-GS-z14-0，诞生于宇宙大爆炸后仅约3亿年的“婴儿期”。根据传统天文学理论，这一时期的星系内部重元素含量应当极低。然而，令人惊讶的是，JADES-GS-z14-0中的重元素含量竟达到了预期的10倍，显示出超乎寻常的“成熟度”。

这一惊人发现得益于詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）的协同观测。JWST于2024年发现了这个遥远的星系，而ALMA则对其化学成分进行了精确分析。JADES-GS-z14-0发出的光穿越了134亿年的漫长旅程，才抵达地球，几乎见证了宇宙138亿年历史的绝大部分。

参与研究的莱顿天文台研究员桑德·舒夫斯形象地比喻道：“这就像在一个本应只有婴儿的地方，却意外发现了青少年。”他指出，这一发现表明，JADES-GS-z14-0不仅形成速度极快，而且成熟速度也远超预期，为星系形成速度的研究提供了新的例证。

JADES-GS-z14-0是JWST高级深空系外星系调查（JADES）项目中的一个重要发现。该项目旨在深入研究宇宙早期的恒星、气体和黑洞在原始星系中的演化过程，为揭示宇宙的起源和演化提供关键线索。此次发现无疑为该项目的研究增添了浓墨重彩的一笔。

为了理解这一发现的惊人之处，我们需要回顾宇宙早期的化学成分。在宇宙年龄仅为当前的2%时，它主要由氢和少量氦组成，重元素（天文学家称其为“金属”）含量微乎其微。因此，这一时期的恒星和星系本应“金属匮乏”。然而，JADES-GS-z14-0却在宇宙诞生仅3亿年时就已富含重元素，这与理论预期大相径庭。

意大利比萨高等师范学校的团队成员斯特凡诺·卡尼亚尼表示：“这一出乎意料的结果让我震惊，因为它为我们打开了一扇通往星系演化早期阶段的新窗口。”他强调，这一发现引发了关于星系何时以及如何形成的全新疑问。

氧元素在JADES-GS-z14-0中的发现还使得天文学家能够更精确地测量该星系与地球之间的距离。ALMA的探测提供了极为精确的数值，误差仅为0.005%。这种精度相当于在1公里的距离内精确到5厘米，极大地提升了我们对遥远星系特性的了解。

莱顿天文台的天文学家、团队成员里查德·布恩斯称赞了JWST和ALMA的协同作用：“这充分展示了它们共同揭示首批星系形成和演化过程的惊人能力。”他强调，这一发现离不开两台先进天文仪器的紧密合作。

欧洲ALMA区域中心的天文学家格格·波平虽然未参与此次研究，但他对氧元素的清晰探测表示了极大惊讶。他认为，这一结果表明星系在大爆炸后可能形成得比之前认为的要更快，凸显了ALMA在揭示首批星系形成条件方面的重要作用。