12月9日，《自然-通訊》報(bào)道了中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員高煜與南京大學(xué)教授施勇團(tuán)隊(duì)合作在“化石”星系中首次發(fā)現(xiàn)了一氧化碳?xì)怏w，這提供了表明化石星系中存在分子氣體的直接證據(jù)。

　　銀河系中的恒星包括太陽是由分子氣體云在引力作用下向內(nèi)塌縮形成。不同于電離氣體以及原子氣體，分子氣體可以冷卻到非常低的溫度(20 K)，隨著溫度的降低氣體逐漸收縮、內(nèi)部壓強(qiáng)小于氣體本身的萬有引力，最終形成高密度的氣體球——恒星。天文觀測指出“化石”星系中當(dāng)前也有新恒星正在形成。這些恒星是否也形成于分子氣體，還是如某些理論模型認(rèn)為的化石星系中的恒星其實(shí)形成于原子氣體?這問題直接關(guān)系到早期宇宙恒星的形成，然而卻是十幾年來懸而未決的科學(xué)疑難。

　　尋找分子氣體存在的證據(jù)需要探測一氧化碳?xì)怏w。盡管分子氣體的主要成分是氫分子和氦原子，冷氫分子和氦原子沒有電磁輻射可供天文觀測，一氧化碳?xì)怏w是繼氫分子和氦原子之后豐度排名第三的分子氣體，其分子譜線發(fā)射主要在毫米波段。過去十幾年來國際上好幾個(gè)團(tuán)組已經(jīng)使用不同望遠(yuǎn)鏡(IRAM 30米，PdBI,CARMA和ALMA)來搜尋化石星系中的一氧化碳發(fā)射但都沒有成功。施勇團(tuán)隊(duì)與高煜等從2014年開始一氧化碳?xì)怏w的搜尋工作，鋁合金門窗于2015年在美國《天體物理學(xué)報(bào)》發(fā)表了首次搜尋工作，盡管靈敏度比之前提高好幾倍，但也沒成功。今年3月，研究團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)獲得位于西班牙的IRAM 30米毫米波望遠(yuǎn)鏡60個(gè)小時(shí)的觀測時(shí)間，成功在一個(gè)化石星系中探測到一氧化碳?xì)怏w。

　　據(jù)了解，該論文的作者包括南京大學(xué)教授施勇(第一和通訊作者)、中科院上海天文臺(tái)研究員王均智，英國愛丁堡大學(xué)博士張智昱、中科院紫金山天文臺(tái)研究員高煜、天津師范大學(xué)教授郝彩娜和夏曉陽，以及南京大學(xué)教授顧秋生。該工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部、江蘇省科學(xué)基金以及中科院的支持。

　　圖為所觀測的化石星系DDO70，其金屬豐度只有太陽金屬豐度的7%，滿足傳統(tǒng)定義化石星系的標(biāo)準(zhǔn)(小于10%太陽金屬豐度)。本次觀測將近10天，受益于寒冷天氣，觀測條件非常好，最終探測到一氧化碳分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)2->1的輻射(光譜見下圖右下角)。這是國際上首次在化石星系中探測到一氧化碳?xì)怏w，提供了直接證據(jù)表明化石星系存在冷分子氣體，支持化石星系中的恒星也形成于分子氣體，而不是一些理論模型認(rèn)為的形成于原子氣體。