【正见新闻网2021年11月05日】
图：NGP–190387概念图。Credit: ESO/M. Kornmesser
很多人相信人的生命是来自宇宙中的，是在宇宙的各种相互作用和物理机制下形成的。最新的天文发现又给出了非常有趣的新证据。
一项新的观测揭示了氟元素，也就是在我们的骨骼和牙齿中发现的氟化物的主要元素成分，是如何在宇宙中形成的。
使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米望远镜阵列 (ALMA)，一组天文学家在一个距离我们120亿光年的遥远星系中探测到了这种元素。这是第一次在如此遥远的恒星形成星系中发现氟元素。
“我们都知道氟，因为我们每天使用的牙膏中都含有氟化物成分，”论文的主要作者、英国赫特福德大学(University of Hertfordshire)的马克西米利安·佛朗哥(Maximilien Franco)在一份声明中说。像我们周围的大多数化学元素一样，氟元素也是在恒星内部产生的，但直到现在，我们还不知道这种元素是如何产生的。 “我们甚至不知道宇宙中哪种类型的恒星产生了大部分的氟！”
佛朗哥所在研究团队在编号为NGP-190387的遥远星系的巨大气体云中发现了氟元素。在那里氟元素是以氟化氢的形式存在。这个星系如此遥远，以至于它的光需要120亿年才能到达地球，所以我们看到它的样子是大约宇宙只有现在十分之一的年龄。
由于恒星在衰亡时会释放它们在核心中形成的元素，因此这个发现意味着产生氟元素的恒星一定只存在了很短时间就消亡了。
研究团队认为，一种被称为沃尔夫-拉叶星的恒星是最有可能产生氟的场所。它们的寿命只有几百万年，在宇宙中仅仅是一瞬间。研究团队认为沃尔夫-拉叶星才能解释团队发现的氟化氢含量。沃尔夫-拉叶星以前曾被认为是宇宙中氟的可能来源，但天文学家直到现在才知道它们在早期宇宙中产生氟元素扮演了多么重要的角色。
“我们已经证明，沃尔夫-拉叶星作为已知质量最大的恒星之一，在生命结束时会剧烈爆炸，在某种程度上帮助我们保持良好的牙齿健康！”弗兰科开玩笑说。
除了这些恒星之外，过去还提出了氟如何产生和释放的其它理论，例如质量高达太阳几倍的巨大成熟恒星的脉动。但研究团队认为，一些理论需要数十亿年才能产生氟元素，可能无法完全解释NGP-190387中的氟含量。
“对于这个星系，仅仅用了几千万年或几亿年的时间，氟含量就可以与银河系的恒星中发现的氟含量相媲美，而后者已有 135 亿年的历史。这是一个完全出乎意料的结果，”赫特福德大学的小林千晶教授在上述声明中说。 “我们的观测为氟的来源增加了一个全新的限制，这已经研究了二十年。”
NGP-190387中的发现标志着在银河系及其邻近星系之外首次检测到氟。天文学家此前曾在遥远的类星体中发现过这种元素，这些明亮的物体由一些星系中心的超大质量黑洞提供动力。但在宇宙历史的早期，从未在恒星形成星系中观察到这种元素。
研究团队观测到氟元素是一个偶然的发现。NGP-190387最初是由欧洲航天局(ESA)的赫歇尔太空天文台(Herschel Space Observatory)发现，后来由位于智利的ALMA观测到。考虑到它距离如此之远，它在这个距离下算是异常明亮的星系。ALMA数据证实，NGP-190387的异常光度部分是由另一个已知的大质量星系引起的。该星系位于NGP-190387和地球之间，非常靠近视线。这个巨大的星系放大了研究团队观察到的光，使他们能够发现数十亿年前由NGP-190387中的氟元素发出的微弱辐射。
未来使用正在智利建设中的极大望远镜(ELT)可以对NGP-190387进行研究，可能会揭示关于这个星系的更多秘密。“ALMA 对寒冷的星际气体和尘埃发出的辐射很敏感，”欧洲南方天文台研究员杨辰涛在上述声明中说。 “借助ELT，我们将能够直接通过恒星的光观察NGP-190387，获得有关该星系恒星成分的重要信息。”
这项新研究的论文发表在11月4日的《自然天文》上。