研究指出宇宙原初气体可能无法有效地形成新恒星

图1：星系Sextans A的多波段图像：蓝色部分代表的Very Large Array射电望远镜所探测到的氢原子质量分布，绿色是GALEX卫星所探测的来自大质量恒星的紫外发射，红色代表的是Herschel红外望远镜所探测到的来自尘埃。

图2： 恒星形成率（单位时间内形成的恒星质量）对气体质量的二维图。橘黄色-白色区域是类银河系在图上的分布，七个绿色的球代表论文中两个星系七个恒星形成区在该图的分布。最右边的双向箭头长度代表了恒星形成率10倍的变化（图由施勇制作和提供）

（神秘的地球报道）据中国科学院紫金山天文台：2014年10月16日的英国《自然》杂志发表了南京大学青年千人教授施勇等最新的天文观测研究成果，指出宇宙原初气体可能无法有效地形成新恒星。中国科学院紫金山天文台高煜研究员及其团组两名前成员是共同作者。

宇宙大爆炸后气体随着宇宙膨胀而渐渐冷却，在大约130亿年前，开始坍缩形成宇宙第一代和第二代恒星。其内部剧烈的核聚变反应把氢和氦合成其他更重的元素，如碳和氧等，部分重元素通过恒星风和超新星爆发返回到气体中，使气体中的重元素含量逐渐增加。恒星在富含金属元素气体中形成是科学家们在邻近宇宙，包括银河系中发现的新恒星诞生的主要途径。各种理论模型在缺乏金属元素以及由这些金属元素组成的分子和尘埃颗粒情况下，恒星形成的效率会降低，即单位质量气体在单位时间内只有较少一部分才能转化成恒星，然而这些理论预测一直缺乏有效的天文观测来证实。研究团队通过对两个低金属元素含量的近邻的恒星形成星系Sextans A（如图1所示）和ESO 146-G14（氧丰度分别只有太阳丰度的7%和9%）的多波段红外观测，结合恒星形成率的测量，发现这些恒星形成区域恒星形成效率远低于类银河系星系的观测结果（如图2所示），虽然研究指出此时分子氢仍大量存在。暗示了130亿年前宇宙原初气体可能无法有效地形成新恒星。

本论文的其他作者包括美国加州理工学院Lee Armus和George Helou，美国弗吉尼亚大学Sabrina Stierwalt，中国科学院紫金山天文台高煜研究员，中国科学院上海天文台王均智研究员，英国爱丁堡大学张智昱博士和南京大学顾秋生教授。王均智研究员2005-2007间曾在紫金山天文台高煜团组做博士后，张智昱博士（导师高煜）于2013年博士论文答辩，今年获得学位。本工作得到了中国科学院先导（B类）项目的支持，国家自然科学基金和南京大学985项目的支持。