问与答：天体物理学家研究原始气体来调查

　　星系IC342。鸣谢:美国宇航局

　　据北卡罗来纳州立大学（Tracey Peake）：研究宇宙并不容易，不仅仅是因为涉及到巨大的距离。如果你想研究恒星和星系形成的星系温床，你通常必须观察宇宙中没有任何可见光的区域，因为前面提到过没有恒星。

　　天体物理学家通过使用光谱学来弥补这一点，光谱学使他们不仅能够“看到”肉眼不可见的光的波长，还能够检测从无线电波到伽马波的能量。这样，他们可以分析非常遥远的宇宙现象的内容。

　　在最近的《自然》杂志的一项研究中，北卡罗来纳州天体物理学家Rongmon Bordoloi是一个团队的成员，该团队探测了远离任何星系的“原始气体”。通过检测和研究这些气体的成分，该团队希望进一步揭开星系如何诞生的奥秘，以及它们在最基本的层面上是由什么组成的。

　　Bordoloi拿着摘要坐下来回答一些关于最新研究的问题。

　　摘要:在你的论文中，你看到“原始气体”从新形成的星系中出来。这些原始气体是什么？有多少人，你是如何识别他们的？

　　Bordoloi:我们发现了离附近星系几十万光年的两块原始气体。这些“团块”是中性的原子气体云，相对于一个星系来说，它们的大小相当紧凑；它们比普通星系小10倍左右。

　　我们使用ALMA射电望远镜阵列(阿塔卡马大型毫米阵列)来识别它们，这是一个位于智利阿塔卡马沙漠的大型射电望远镜阵列。我们检测到一个单电离碳原子的禁止跃迁，这产生了一个特定的光谱特征。这个信号意味着信号来自密度极高的气体云。

　　当我们用哈勃太空望远镜观察同一区域时，这种光谱特征加上缺乏“可见”恒星，意味着该区域存在原始气体云/星系。

　　TA:这些气体是如何形成的？

　　Bordoloi:这是一个好问题。这些云是如何形成的仍然是个谜。正如我上面解释的那样，这些云是通过发现红外线中被禁止的碳排放来探测的。但它们不发射任何光学或紫外光(我们可以探测到)，这表明这些云中没有恒星。

　　一种假设是，这些致密的云是随着气体从星系际介质(早期宇宙中大部分重子所在的巨大宇宙网)中冷却下来而形成的。或者，它们可能是由来自星系的强辐射激发的稠密气体云形成的。

　　TA:这些原始气体云在新星系的形成中起作用吗？如果有，如何实现？

　　Bordoloi:是的，它们会在星系形成中发挥作用。引力意味着这些云最终会落入星系并形成恒星，从而增加星系的质量。事实上，这是一个主要的渠道(气体落到星系上)，通过这个渠道，星系从早期宇宙中相对较小的星系成长为像今天银河系一样的大质量星系。

　　TA:这个发现告诉我们关于早期宇宙的什么？

　　Bordoloi:这些原始气体云存在于其他几个星系附近，它们之间的空间充满了我们也探测到的热(100，000开尔文)等离子体。这一发现表明早期宇宙中存在大量气体的化学混合。例如，早期星系中爆发的超新星可能会从这些星系中喷出大量电离等离子体，这些等离子体最终会落回到星系中，并形成下一代恒星。所以早期宇宙是一个真正动态的环境——有点像浓缩气体的宇宙再循环机器，这个“机器”最终创造了复杂的原子和分子，这些原子和分子今天在我们的太阳系中非常丰富。

　　TA:你认为这个发现中最酷的部分是什么？

　　Bordoloi:这些原始致密气体云的发现完全出乎意料，并让我们开始认真思考这种原始气体云是如何存在的。请注意，这个项目是唯一可能的，因为我们可以结合来自太空的观测(哈勃太空望远镜成像)，地面光谱和地面深亚毫米观测(与ALMA)。

　　能够进行这样的多波长搜索是这个项目的独特之处之一，它产生了真正出乎意料和令人兴奋的科学。对我来说，将所有资源和波长范围结合在一起进行连贯的科学实验的协同作用确实是这项工作的一个令人惊叹的方面。