科學(xué)家首次觀測(cè)到未受金屬污染，完全原始的氣體云

科學(xué)家一直致力于尋找宇宙中的原始物質(zhì)，但是一直沒(méi)有成功，直到目前首次觀測(cè)到未受金屬污染，完全原始的氣體云。近日，天文學(xué)家們首次成功觀測(cè)到形成于宇宙大爆炸后極早期宇宙中的原始?xì)怏w云。這些氣體云的化學(xué)組成符合理論預(yù)期，這一發(fā)現(xiàn)證明現(xiàn)有宇宙學(xué)模型中對(duì)于宇宙化學(xué)元素起源的解釋應(yīng)當(dāng)是正確的。

研究人員此次調(diào)用夏威夷莫納克亞山頂?shù)膭P克-1望遠(yuǎn)鏡加裝HIRES光譜儀獲取了遙遠(yuǎn)類星體發(fā)出的光線數(shù)據(jù)。此次發(fā)現(xiàn)可能將改變?nèi)藗儗?duì)于宇宙中恒星拋灑出的金屬元素分布模式的觀點(diǎn)。

（天文學(xué)家們近日首次成功觀測(cè)到形成于宇宙大爆炸后極早期宇宙中的原始?xì)怏w云）

宇宙大爆炸中僅僅能產(chǎn)生質(zhì)量最輕的元素，即氫和氦。在大爆炸發(fā)生數(shù)百萬(wàn)年之后，第一批恒星才在氣體聚集塌縮作用下形成，這些恒星最終形成了更重的元素。在此之前，天文學(xué)家們尋遍宇宙，但是目光所及都有金屬元素的痕跡。這里要注意一點(diǎn)，在天文學(xué)中，所謂的“金屬”指的是除去氫和氦之外的所有其他元素。

這些氣體云中缺乏金屬，顯示其成分非常原始。這一發(fā)現(xiàn)讓人振奮，因?yàn)檫@是人類首次確認(rèn)早期宇宙中化學(xué)成分和大爆炸模型預(yù)言相符的原始?xì)怏w云物質(zhì)。研究人員調(diào)用夏威夷莫納克亞山頂?shù)膭P克-1望遠(yuǎn)鏡加裝HIRES光譜儀獲取了遙遠(yuǎn)類星體發(fā)出的光線數(shù)據(jù)。他們將這些暗弱的星光分解成不同波段，這樣他們便能識(shí)別出哪些波段出現(xiàn)了缺失，這種缺失是光從遙遠(yuǎn)的類星體抵達(dá)地球的路途中被物質(zhì)吸收的結(jié)果。對(duì)光譜中的吸收譜線進(jìn)行分析，這是光線被途中氣體吸收的結(jié)果，便能反推出光線途經(jīng)旅途中遇到的氣體物質(zhì)的成分。

自然界中的每種元素都會(huì)在光譜中留下獨(dú)特的譜線。在這一氣體云產(chǎn)生的譜線中，科學(xué)家們僅僅識(shí)別出氫元素和它的同位素氘產(chǎn)生的譜線。探測(cè)儀器對(duì)氦元素不是特別敏感，但是如果設(shè)備敏感度足夠高，是可以看到氦元素的譜線痕跡的。不過(guò)儀器對(duì)碳，氧和硅元素的靈敏度很高，但是這些元素卻完全沒(méi)有被檢測(cè)到。

研究者們估計(jì)此次觀測(cè)的這一原始?xì)怏w云的金屬度約為太陽(yáng)金屬度的十萬(wàn)分之一。而在另一個(gè)極端，已知金屬度最高的的恒星或氣體云中，其金屬度高達(dá)太陽(yáng)的10倍。宇宙中不同區(qū)域的金屬豐度差異很大，因此這一發(fā)現(xiàn)為我們理解金屬元素在整個(gè)宇宙中的播撒分布提供了新的參照。

當(dāng)一臺(tái)強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)遙遠(yuǎn)的星系，它正在回溯時(shí)間。由于這些遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光抵達(dá)地球需要時(shí)間，因此我們所觀察到的這些天體事實(shí)上只是它們久遠(yuǎn)的過(guò)去的影像。此次分光觀測(cè)的原始?xì)怏w云位于宇宙大爆炸后僅大約20億年，也就是在時(shí)間中回溯了幾乎120億年。根據(jù)現(xiàn)有模型認(rèn)為，在那一時(shí)代星系正處于高速成長(zhǎng)期，它們從周圍環(huán)境中大肆吸收低溫的氣體云物質(zhì)，但是這些所謂的“低溫氣體流”此前卻從未被觀測(cè)所證實(shí)?？茖W(xué)家認(rèn)為此番所觀察到的原始?xì)怏w云很可能就是這種低溫氣體流的構(gòu)成物質(zhì)。當(dāng)然這一觀點(diǎn)還需要進(jìn)一步的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)支持。