當(dāng)人類凝視夜空時,總會被一個問題縈繞:構(gòu)成我們身體的鈣、鐵、氧等元素,究竟從何而來?天文學(xué)家早已給出浪漫的答案——這些物質(zhì)源自宇宙大爆炸后形成的星塵,人類本質(zhì)上是星辰的后裔。但新的問題隨之浮現(xiàn):宇宙誕生初期僅有氫和氦兩種輕元素,首批星塵究竟如何誕生?這個困擾科學(xué)界數(shù)十年的謎題,因韋伯太空望遠鏡對遙遠星系A(chǔ)1689-zD1的觀測,正被推向更復(fù)雜的維度。
這個位于宇宙深處的星系,因其紅移值7.13成為研究早期宇宙的珍貴樣本。簡單來說,我們現(xiàn)在接收到的光,來自該星系在宇宙大爆炸后僅數(shù)億年的時期——相當(dāng)于捕捉到宇宙嬰兒期的"快照"。更特殊的是,星系后方存在一個巨大星系團,其引力場產(chǎn)生了類似放大鏡的效應(yīng),使人類得以穿透130億光年的距離,清晰觀測這個遠古天體的細節(jié)。
觀測結(jié)果卻顛覆了傳統(tǒng)認(rèn)知。這個本應(yīng)"年輕"的星系,卻展現(xiàn)出與年齡極不相符的成熟特征:其金屬豐度(比氫氦更重的元素含量)接近太陽水平,同時儲存著相當(dāng)于1500萬倍太陽質(zhì)量的星塵。按照經(jīng)典理論,星塵主要由恒星晚年演化或超新星爆發(fā)產(chǎn)生,需要漫長的時間積累。這就如同發(fā)現(xiàn)一個剛上小學(xué)的孩子,卻能解出大學(xué)數(shù)學(xué)題——必然存在尚未被理解的機制。
為破解這個矛盾,丹麥哥本哈根大學(xué)的海因茨團隊動用了兩臺頂級天文設(shè)備:韋伯望遠鏡通過分析光譜,精確測定星系中的恒星數(shù)量與誕生速率;阿塔卡馬大型毫米波陣列(ALMA)則捕捉星塵發(fā)出的毫米波信號,繪制出塵埃質(zhì)量與氣體分布的立體圖譜。2025年10月公布的觀測數(shù)據(jù)顯示,該星系擁有驚人的280億倍太陽質(zhì)量的氣體儲備,這些氣體既是制造恒星的原料,也是產(chǎn)生星塵的基礎(chǔ)。
但關(guān)鍵指標(biāo)的計算結(jié)果令科學(xué)家困惑:該星系的塵埃-氣體比僅為0.00051,塵埃-金屬比低至0.061,這兩個數(shù)值比銀河系甚至鄰近的大麥哲倫星云低十倍。這就像發(fā)現(xiàn)一家面包房囤積了海量面粉和糖,最終卻只烤出少量面包——星塵的生產(chǎn)效率低得反常。研究團隊提出了三種可能性:早期宇宙的恒星可能尚未掌握高效的造塵技術(shù);強烈恒星輻射可能持續(xù)摧毀新生成的星塵;或者早期星塵的物理特性與現(xiàn)代不同,導(dǎo)致觀測存在偏差。
這些發(fā)現(xiàn)暗示,宇宙早期的物質(zhì)演化規(guī)律可能與當(dāng)前截然不同。傳統(tǒng)認(rèn)知中星塵需要漫長歲月積累的觀點受到挑戰(zhàn),A1689-zD1星系可能揭示著某種尚未被發(fā)現(xiàn)的"快速造塵"機制,盡管這種機制的效率目前仍低于理論預(yù)期。隨著更多早期星系被納入研究視野,人類或許終將揭開自身星塵起源的終極奧秘。











