人工智能发现的惊人年轻星系打破低氧记录

　　用机器学习发现的稀有、极度缺乏金属的邻近星系

　　天文学家利用两个莫纳克亚天文台——斯巴鲁望远镜和沃克天文台——结合机器学习的力量，发现了一个附近的星系，打破了有史以来氧气含量最低的记录。研究人员测量到它的氧丰度只有太阳的1.6%，这表明这个名为HSC J1631+4426的星系直到最近才开始制造恒星。

　　这项研究发表在2020年8月3日的《天体物理学杂志》上。

　　像HSC J1631+4426这样的年轻星系很少见；现代宇宙中的大多数星系已经成熟。标准宇宙学预测今天可能仍有一些恒星形成星系，但它们很难探测到。

　　东京大学宇宙射线研究所的高石小岛康誉是这项研究的主要作者，他说:“要找到这些非常微弱、罕见的星系，用斯巴鲁望远镜拍摄的深宽视场成像数据是必不可少的。”

　　然而，宽视场数据探测到4000万个物体。为了梳理大量的数据并关注刚刚开始形成恒星的星系，研究小组开发了一种新的机器学习方法。他们“教”计算机反复学习理论模型中预期的星系颜色，并只选择星系形成早期的星系。

　　计算机确定了27名候选人；研究小组利用凯克天文台的DEep成像和多目标摄谱仪(DEIMOS)以及斯巴鲁望远镜的微弱目标照相机和摄谱仪(FOCAS)对其中四个星系进行了后续观测，以确定候选星系的元素丰度比、距离和质量。

　　光谱数据显示其中的一个，HSC J1631+4426，是一个极度缺乏金属的星系，氧丰度是有史以来最低的。研究人员还确定它的位置相对较近——距离赫拉克勒斯星座只有4.3亿光年——而且这个星系很小。

　　研究报告的撰写者之一、日本国家天文台和东京大学的教授大内正美说:“令人惊讶的是，HSC J1631+4426星系的恒星质量非常小，只有80万个太阳质量，只有我们银河系的1/10万，相当于我们银河系中一个星团的质量。”

　　Keck天文台的首席科学家约翰·欧米拉说:“在我们附近发现的低质量、年轻、缺乏金属的星系非常重要，因为它们与原始星系相似，使HSC J1631+4426成为研究大爆炸后不久宇宙早期第一批星系的详细情况的最佳本地实验室之一。”

　　大爆炸创造了两种主要元素:氢和氦。因此，最早的星系预计很少有像氧这样的“金属”(在天文学中，比氢和氦重的元素被称为“金属”)。今天发现的缺氧星系类似于大爆炸后不久诞生的星系，因此有助于天文学家更好地理解星系是如何在早期宇宙中形成和演化的。

　　研究小组从HSC J1631+4426的发现中发现了两个有趣的迹象。首先，它提供了支持标准宇宙学预测的证据，即年轻的恒星形成星系确实存在于现在的宇宙中。

　　第二，这项研究表明，这可能是宇宙历史的最新时代，在这个时代，我们可能会看到一个新生的星系。标准宇宙学认为，随着宇宙的加速膨胀，物质的密度会下降。这将导致一个未来的宇宙，在这个宇宙中，物质不会因重力而聚集，新的星系也不会诞生。因此，HSC J1631+4426可能是宇宙漫长历史中的最后一代星系。