我们知道,有机分子是生命的基础,因为它们含有碳元素,而碳元素是构成蛋白质的氨基酸的关键成分。
但是,有机分子不一定都与生命有关,它们也可以在一些极端的环境中形成,比如烟雾、煤炭、火山灰等。那么,在宇宙中,有机分子又是如何产生和分布的呢?
为了解答这个问题,天文学家利用了最新发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST),在一颗距离地球超过120亿光年的遥远星系中探测到了复杂的有机分子。
这是JWST首次在遥远宇宙中发现复杂分子,也是目前已知最远的有机分子存在的地方。这项发现为我们揭示了早期宇宙中最初星系的复杂化学反应和恒星形成过程提供了重要线索。这项研究发表在《自然》杂志上。
这颗星系被命名为SPT0418-47,它的光花了120亿年才到达地球,也就是说,我们看到的是当宇宙还不到15亿岁时(相当于现在宇宙年龄的10%)的样子。
这颗星系最早于2013年被南极望远镜(SPT)发现,后来又被哈勃太空望远镜(HST)和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)等观测设备观察过。
但是,由于这颗星系被大量的尘埃遮挡,以往的望远镜无法捕捉到其细节。而JWST则具有红外观测能力,可以看到人眼看不见的光,并且可以穿透宇宙尘埃。
此外,JWST还得到了一个自然界的“放大镜”的帮助,那就是引力透镜效应。
引力透镜效应是指当两颗星系从地球的角度来看几乎完美地对齐时,背景星系的光会被前景星系弯曲和放大成一个环状形状,称为爱因斯坦环。这种现象最早由爱因斯坦在相对论中预言。
通过结合JWST的惊人能力和引力透镜效应的自然“放大”,天文学家们能够看到更多细节。他们发现,在SPT0418-47中存在一种叫做多环芳香烃(PAH)的复杂有机分子。
PAH是由若干个环状的碳原子和氢原子组成的大分子,它们在地球上常见于烟雾、煤炭、机动车尾气和森林火灾等。
在宇宙中,PAH通常与恒星形成和尘埃产生有关,因为它们可以在高温高压的环境中形成,并且可以与其他分子结合成为尘埃颗粒。
在SPT0418-47中,PAH的分布呈现出一种非对称的结构,表明这颗星系正在经历一个剧烈的恒星形成阶段。这与以往对早期宇宙中星系的认识不同,因为人们曾经认为早期宇宙中的星系都是对称的、简单的、无尘埃的。
这项发现表明,早期宇宙中的星系可能比我们想象的更加复杂和多样。
JWST是人类历史上最先进的太空望远镜,它于2022年12月24日成功发射,并于2023年1月29日完成了所有部署步骤。JWST将继续探索遥远宇宙中的奥秘,为我们揭开宇宙起源、星系演化、行星形成和外星生命等重大科学问题。