在(可观测的)宇宙边缘附近发现的水

天文学家已经探测到约130亿光年远的水,这可能证实了《创世纪》中记载的圣经宇宙学。

通过丹尼·R·福克纳博士 在…上2021年11月9日
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2021年11月3日,一组天文学家宣布探测到了水(H2O) 在SPT0311-58中,估计距离地球128.8亿光年。这是探测到水的最大距离。在标准宇宙学中,从这一距离发出的光在宇宙诞生后不到10亿年大爆炸. 因此,我们大概看到SPT0311-58,因为它距离宇宙诞生还不到10亿年。因此,致力于自然主义起源的天文学家对这些东西非常感兴趣。

发现了什么?

SPT0311-58是什么?SPT0311-58是一对星系,它被位于它和地球之间的一个大质量物体引力透镜照射。这种引力透镜效应增加了来自SPT0311-58的辐射量,如果没有它,这些观测是不可能完成的。SPT0311-58这个名字是从哪里来的?信中提到了用于发现SPT0311-58的望远镜,南极望远镜(SPT),阿蒙森-斯科特南极站的一个10米微波、毫米波和亚毫米波望远镜,于2007年投入使用。这些数字指的是SPT0311-58在天空中的位置。天文学家在地球上使用纬度和经度这样的球面坐标系。赤纬是指物体在天赤道以南或以北的距离,而赤纬是指物体在经过春分时距离赤纬“本初子午线”的距离。赤纬用弧度、分、秒来测量,赤经用时、分、秒来测量(1小时= 360°/24 = 15°)。因此,SPT0311-58位于赤纬= 03:11,赤纬= -58°(负号表示它在天赤道以南)。

目前对SPT0311-58的研究使用了灵敏度更高的Atacama大型毫米波阵列(ALMA)ALMA是一个由66台射电望远镜组成的阵列,位于智利北部的阿塔卡马沙漠,海拔16000英尺。选择这个世界上最干燥的沙漠的高海拔位置是为了避免地球大气层中的水蒸气干扰毫米波和亚毫米波的观测(SPT选择南极的地点也是出于同样的原因)。来自阿尔玛阵列66个碟形天线的信号可以组合起来,以提供物体的高分辨率图像。像可以阻碍这些望远镜进行天文观测的陆地水蒸气一样,SPT0311-58中检测到的水是气态的。除了H2该研究报告了SPT0311-58中一氧化碳(CO)的测量结果。这项研究还发现了大量尘埃的证据。

就像地球上的水蒸气会阻碍这些望远镜的天文观测一样,SPT0311-58中检测到的水是气态的。

为了区分由SPT0311-58组成的两个星系,一个星系称为SPT0311-58 West,另一个星系称为SPT0311-58 East。这两个星系相隔1.5弧秒,距离SPT0311-58相当于26000光年。在我们的视线中几乎肯定有距离的一部分,因此这两个星系的物理距离可能大于26000光年。这两个星系可能正在合并。天文学家通常将星系在如此遥远的距离处的异常亮度解释为由于强烈的恒星形成,许多新形成的恒星质量巨大且明亮。与其他恒星相比,大质量恒星的寿命较短,因此预计会很快(在数百万年内)褪色。天文学家称之为星暴星系。星暴星系被认为在早期宇宙中很常见,但在今天却相对罕见。

这是什么意思?

这是一项远距离探测水的记录。但是记录是被打破的,所以在更远的距离探测到水很可能即将到来。这一发现引起新闻界关注的部分原因是人们认为水是生命所必需的。因此,在一些人的头脑中,在宇宙其他地方,特别是在可观测宇宙的边缘发现水,是宇宙中生命共性的证据。在这种报道中,丢失的是发现H2在宇宙中并不是新的。水可能是宇宙中含量第二多的化合物(CO含量更高),所以到处都是水也就不足为奇了。几十年来,天文学家在宇宙中发现了水。然而,在宇宙中任何直接探测到水的地方,水总是处于气态或固态。我们没有直接检测到液体H2O除了地球以外的任何地方。液态水是生命所必需的,而不是氢2O以气态或固态形式存在。

这是一项远距离探测水的记录。但是记录是被打破的,所以在更远的距离探测到水很可能即将到来。

H2宇宙中遥远的O和CO对于进化天文学来说是个问题。根据大爆炸模型,宇宙最初只有氢和氦,只有一点点锂。也就是说,最初没有氧气来制造水,也没有碳来制造宇宙中最丰富的化合物CO。SPT0311-58中检测到的灰尘如何?宇宙尘埃也是由比氢和氦重的元素组成的。所有其他较重的元素是从哪里来的?据推测,这些元素是在恒星内部的核反应中锻造出来的,为恒星提供能量。在第一批恒星形成后,它们合成了较重的元素,然后当第一批恒星爆发成超新星爆炸时,这种核合成的产物被喷回太空。一旦这些较重的元素与空间中已经存在的氢和氦混合,新一代恒星就会形成并重复这一过程。这是时间的逐渐积累化学富集最终产生了足够重的元素来产生化合物和尘埃。问题是,在不到10亿年的时间里,恒星和星系的形成和化学物质的富集是否已经发展到可以解释我们在SPT0311-58上看到的东西的程度?SPT0311-58的化学成分可能和我们今天在本地和推测的更古老的宇宙中看到的一样多。如果是这样,那么宇宙中元素丰度的进化史可能会遇到麻烦。

浩瀚无垠之上的水域?

宇宙边缘的水听起来可能让人想起《圣经》中的宇宙论。根据创世记第2章(创世纪1章6 - 8节),上帝在早期的大地中创造了一个广阔的空间,将上下的水分开。

水在宇宙的边缘可能听起来让人想起圣经的宇宙学.根据那天两次的记载创建开端1:6–8),在早期的水中造出广阔的天地,将上下的水分开。第四天帐户(开端1:14–19)揭示了把天体放在这片广袤的土地上。这表明宇宙有一个边缘,而水在这个边缘(另见诗篇148:4)。这两种观点在现代宇宙学中都不受欢迎。SPT0311-58中检测到的水不太可能是广阔区域上方的水。更确切地说,该水还未超过SPT0311-58。宇宙微波背景(CMB)可能是来自上面水域的辐射。

水似乎是最原始的物质创建. 书中两次提到水开端1:2(“深海”和“水域”)在创建. 彼得后书3:5进一步阐述了这一点。自从在原始水域中形成了广阔的空间(我们今天可能会称之为大气和空间),其中一些是从最初创造的地球上升起的,然后我们可能会这样认为由水形成的天体(包括SPT0311-58)。因此,宇宙中仍然存在水也就不足为奇了。

图1

SPT0311-58可能是什么样子的艺术家构想。人们很容易认为这是一张在可见光下的彩色照片,但事实并非如此。光学上SPT0311-58非常微弱,显示出很少的结构。用于观测SPT0311-58的望远镜工作在微波、毫米波和亚毫米波频谱部分。将此图像与图2进行比较。
图像信用:NRAO/AUI/NSF;D.贝里

图2

右边显示的是SPT0311-58五个发射源的合成图像。请注意,由于这些图像是由肉眼不可见的辐射产生的,所以它们是伪彩色图像。也就是说,图像正确地显示了结构,但没有显示外观。
图片来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S。Dagnello (NRAO)

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