中新網北京5月10日電 (記者 孫自法)42億年前的宇宙有什么？基于被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)最新超深場巡天數據，中外天文學家合作研究發現宇宙中迄今最遙遠的中性氫(HI)星系，為42億年前宇宙存在更多大質量中性氫星系提供了觀測證據。
“中國天眼”最新觀測發現一批最遙遠中性氫星系樣本的重大天文學研究成果論文，由中國天文學家領導并聯合澳大利亞、美國、俄羅斯等同行共同完成，北京時間5月10日在國際學術期刊《天體物理通訊》在線發表。
本次研究圖示：黑色實線是FAST觀測的星系中性氫譜線，紅色實線為擬合線、藍色實線為光學光譜、紅色虛線為光學對應體相對速度。中國科學院國家天文臺/供圖論文第一作者、中國科學院國家天文臺席宏偉博士介紹說，氫是宇宙中最早形成的元素，通常以中性氫形式存在。中性氫也是星系中氣體循環的重要組成成分，為恒星形成區提供燃料，也是研究星系動力學結構重要探針。中性氫旋轉曲線提供了暗物質存在的觀測證據，為標準宇宙模型的建立提供了堅實基礎。
論文共同通訊作者、中國科學院國家天文臺彭勃研究員主持的FAST超深場巡天(FAST Ultra-Deep Survey，FUDS)項目，充分發揮FAST高靈敏度以及19波束接收機大視場優勢，對遠距離和暗弱中性氫星系開展深度“盲尋”。
彭勃指出，在本項研究中，FAST超深場巡天發現6個距離約為50億光年的中性氫星系，這是迄今用21厘米發射線直接探測到的最遠的中性氫星系樣本，其中一個星系具有迄今所知最大的中性氫質量。FAST超深場巡天項目團隊通過估算樣本中大質量中性氫星系的密度，發現42億年前的宇宙中，擁有更多大質量中性氫星系。
本次研究圖示：FAST探測的星系中性氫柱密度疊加在DESI Legacy Survey的三色圖上，紅圈代表該紅移處FAST波束大??；右下角展示了放大的光學對應體。中國科學院國家天文臺/供圖隨后，合作團隊進一步通過暗能量光譜巡天(DESI)譜線數據，并使用美國海爾(Hale)5米、凱克(Keck)10米和俄羅斯經緯臺式(BTA)6米等光學望遠鏡多波段觀測，成功找到該6個遠距離中性氫星系的光學對應體。這表明，在遠距離星系探測上，FAST可提供探測遙遠中性氫星系的新途徑。
本次研究圖示：紅移與回看時間和距離關系。不同數據點展示各巡天項目發現的最高紅移星系處的回看時間和共動距離。中國科學院國家天文臺/供圖據了解，此前的研究中，澳大利亞帕克斯(Parkes)64米射電望遠鏡對南天6億光年內星系進行搜尋，探測到約5000個中性氫星系；美國阿雷西博(Arecibo)305米射電望遠鏡對北天8億光年內進行搜尋，探測到約3萬個星系。都在近鄰宇宙的這些星系樣本首次給出中性氫星系質量分布，天文學家們得以系統研究中性氫氣體與恒星質量、恒星形成率的關系。(完)