詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了宇宙中已知最古老的复杂有机分子

天文学家使用詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了复杂有机分子的证据，类似于这里显示的斯韦遥远星系中的烟雾。这个距离我们120多亿光年的伯太星系，恰好与另一个距离我们地球仅30亿光年的空望星系几乎完美地排成一行。在这张假色韦伯图像中，远镜宇宙前景星系显示为蓝色，发现而背景星系为红色。古老有机分子用橙色突出显示。机分(图片鸣谢:J. Spilker / S. Doyle，詹姆中已知最杂NASA，斯韦ESA，伯太CSA)
（神秘的空望地球uux.cn）据美国太空网（查尔斯·蔡）：一项新的研究报告称，天文学家发现了宇宙中已知最古老的远镜宇宙复杂有机分子。
根据这项研究，发现这些化学物质——很像在地球上的古老烟雾和煤烟中发现的化学物质——存在于早期星系中，该星系是在宇宙约为其当前年龄的10%时形成的。
碳基分子，技术上称为多环芳烃，存在于地球上的石油和煤炭沉积物以及烟雾中。
“我们发现的分子不是像水或二氧化碳这样的简单物质，”该研究的主要作者，德克萨斯A&M大学学院站的天文学家贾斯汀·斯皮克告诉Space.com。"我们谈论的是含有数十或数百个原子的大而松软的分子."
这些复杂的有机分子在太空中很常见，它们经常与微小的尘埃颗粒联系在一起。天文学家研究它们是因为它们可以帮助揭示星系内活动的关键细节——例如，它们有助于影响星际气体冷却的速度。然而，在宇宙相对年轻时形成的非常遥远的星系中检测这些分子具有挑战性，因为望远镜的灵敏度和它们监测的光波长数量有限。
现在，利用美国宇航局特别强大的新詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)，斯皮克和他的同事们在距离地球120多亿光年的一个名为SPT0418-47的星系中检测到了这些分子。
“在大爆炸之后，宇宙能够非常迅速地制造出非常大、非常复杂的分子，这是非常了不起的，”斯皮克说。
鉴于SPT0418-47的极端距离，天文学家探测到的光在大爆炸后不到15亿年就开始了它的旅程。(宇宙目前大约有138亿岁。)
“这将类似探测的旧记录向前推了大约十亿年，”斯皮克说。
这一发现是在时空结构中一种被称为引力透镜的扭曲的帮助下得到的。阿尔伯特·爱因斯坦发现质量会扭曲时空，有点像保龄球会拉伸它所在的橡胶片。一个物体的质量越大，它周围的时空曲线就越多，因此物体的引力就越强。引力的行为方式意味着它可以像透镜一样弯曲光线，因此一个强大的引力场，如大质量星系团产生的引力场，可以像一个巨大的放大镜一样工作。
斯皮克说，天文学家利用美国宇航局的斯皮策太空望远镜进行了一整天的观察，发现了最古老的复杂有机分子的前纪录保持者。相比之下，使用JWST，“我们总共只盯着这个星系看了一个小时，”他说。"韦伯确实让寻找有机分子变得太容易了."

詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的星系显示了一个由透镜现象引起的爱因斯坦环。从地球上看，当两个星系几乎完全对齐时，就会出现透镜现象。前景星系的引力导致背景星系的光被扭曲和放大，就像透过酒杯的茎看一样。因为它们被放大了，透镜化使得天文学家能够比其他方式更详细地研究非常遥远的星系。(图片鸣谢:s·道尔/j·斯皮尔克)
此外，尽管以前在古老星系中检测复杂有机分子的努力只能告诉我们化学物质是否存在，“韦伯的分辨率让我们看到分子在星系中位置的实际细节，而不仅仅是它们是否存在，”斯皮克说。在SPT0418-47中，这些分子在整个星系中的存在并不均匀，其原因仍有待解释。
总而言之，这些新发现表明“星系有可能超速形成，”斯皮克说。“我们研究的星系已经和我们的银河系一样大，它的恒星形成的碳和氧一样多，尽管它只有我们银河系的十分之一大。这就像一个已经经历了整个职业生涯的三年级学生——上过大学，完成了职业生涯的工作，然后在八岁时退休。韦伯的新结果表明，通过太空中丰富的化学物质，星系产生真正复杂的分子实际上并不困难。”
此外，科学家此前认为这些复杂的有机分子与恒星的形成有关。然而，新的数据显示，这可能并不总是正确的——斯皮克和他的同事发现了许多有这些分子但没有恒星形成的区域，以及其他有新恒星形成但没有这些分子的区域，他说。
“在宇宙非常年轻的时候，在星系中找到这些大而复杂的分子是许多天文学家希望和期待韦伯做的事情之一，我希望我们从第一次尝试中获得的教训可以帮助我们所有人前进，”斯皮克说。“我渴望推进到更遥远、更年轻的星系——我们最终能找到一个没有足够时间让这么大的分子形成的星系吗？我也想更好地理解为什么这些分子存在于星系的某些区域而不存在于其他区域。允许大分子快速形成的分子区域有什么特别之处？”
Spilker警告说，用于做出新发现的JWST中红外仪器(MIRI)“现在似乎性能下降。美国宇航局有一个非常优秀的工程师团队，他们目前正在调查问题的原因。但如果表现继续恶化，明年之后可能就无法进行这样的研究了。”
科学家们在今天(6月5日)的《自然》杂志在线版上详细介绍了他们的发现。