當人類凝視夜空時,總會被一個問題縈繞:構成我們身體的鈣、鐵、氧等元素,究竟從何而來?天文學家早已給出浪漫的答案——這些物質源自宇宙大爆炸后形成的星塵,人類本質上是星辰的后裔。但新的問題隨之浮現:宇宙誕生初期僅有氫和氦兩種輕元素,首批星塵究竟如何誕生?這個困擾科學界數十年的謎題,因韋伯太空望遠鏡對遙遠星系A1689-zD1的觀測,正被推向更復雜的維度。
這個位于宇宙深處的星系,因其紅移值7.13成為研究早期宇宙的珍貴樣本。簡單來說,我們現在接收到的光,來自該星系在宇宙大爆炸后僅數億年的時期——相當于捕捉到宇宙嬰兒期的"快照"。更特殊的是,星系后方存在一個巨大星系團,其引力場產生了類似放大鏡的效應,使人類得以穿透130億光年的距離,清晰觀測這個遠古天體的細節。
觀測結果卻顛覆了傳統認知。這個本應"年輕"的星系,卻展現出與年齡極不相符的成熟特征:其金屬豐度(比氫氦更重的元素含量)接近太陽水平,同時儲存著相當于1500萬倍太陽質量的星塵。按照經典理論,星塵主要由恒星晚年演化或超新星爆發產生,需要漫長的時間積累。這就如同發現一個剛上小學的孩子,卻能解出大學數學題——必然存在尚未被理解的機制。
為破解這個矛盾,丹麥哥本哈根大學的海因茨團隊動用了兩臺頂級天文設備:韋伯望遠鏡通過分析光譜,精確測定星系中的恒星數量與誕生速率;阿塔卡馬大型毫米波陣列(ALMA)則捕捉星塵發出的毫米波信號,繪制出塵埃質量與氣體分布的立體圖譜。2025年10月公布的觀測數據顯示,該星系擁有驚人的280億倍太陽質量的氣體儲備,這些氣體既是制造恒星的原料,也是產生星塵的基礎。
但關鍵指標的計算結果令科學家困惑:該星系的塵埃-氣體比僅為0.00051,塵埃-金屬比低至0.061,這兩個數值比銀河系甚至鄰近的大麥哲倫星云低十倍。這就像發現一家面包房囤積了海量面粉和糖,最終卻只烤出少量面包——星塵的生產效率低得反常。研究團隊提出了三種可能性:早期宇宙的恒星可能尚未掌握高效的造塵技術;強烈恒星輻射可能持續摧毀新生成的星塵;或者早期星塵的物理特性與現代不同,導致觀測存在偏差。
這些發現暗示,宇宙早期的物質演化規律可能與當前截然不同。傳統認知中星塵需要漫長歲月積累的觀點受到挑戰,A1689-zD1星系可能揭示著某種尚未被發現的"快速造塵"機制,盡管這種機制的效率目前仍低于理論預期。隨著更多早期星系被納入研究視野,人類或許終將揭開自身星塵起源的終極奧秘。











