宇宙初期的氧氣：揭開星系快速成熟的秘密

氧氣的發現總是令人振奮。在宇宙大爆炸之後，只有氫、氦和微量的鋰形成，其他更重的元素則需要依賴恆星的演化。氧氣的形成，正是恆星在融合氦而非僅僅氫的過程中產生的。因此，氧氣的存在表明，這個早期星系比我們原先認為的更加成熟。

「這就像在一個你只會預期看到嬰兒的地方，發現了一個青少年。」首篇論文的第一作者、萊頓天文臺的博士候選人桑德·舒斯（Sander Schouws）在一份宣告中解釋道。「這些結果顯示，這個星系的形成速度非常快，並且也在迅速成熟，這進一步證實了星系形成的速度比我們預期的要快得多。」

這個星系直到去年才被詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）發現，但隨後透過阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列（ALMA）的觀測，我們才真正瞭解到它的化學成熟度。結果顯示，JADES-GS-z14-0星系中的重元素含量比預期高出十倍。

「這些出乎意料的結果讓我感到震驚，因為它們為星系演化的早期階段提供了全新的視角。」第二篇論文的領銜作者、比薩高等師範學院的斯特凡諾·卡尼亞尼（Stefano Carniani）解釋道。「一個星系在宇宙嬰兒期就已經成熟的證據，引發了我們對星系何時以及如何形成的疑問。」

ALMA的資料還幫助我們更精確地確定了這個星系的年齡：它存在於大爆炸後的2.94億年。JADES-GS-z14-0非常明亮，因此我們預計在未來一年內，甚至對最遙遠的觀測也可能成為現實。

歐洲ALMA區域中心的ESO天文學家格爾戈·波平（Gergö Popping）並未參與這些研究，但他補充道：「我對JADES-GS-z14-0中氧氣的清晰檢測感到非常驚訝。這表明星系在大爆炸後的形成速度可能比我們之前認為的要快得多。這一結果展示了ALMA在揭示宇宙中第一批星系形成條件方面的重要作用。」

這些研究已發表在《天體物理學雜誌》和《天文學與天體物理學》期刊上。