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在9月27日，国际知名期刊《自然·天文学》发布了清华大学教授蔡峥所领导的研究成果。他们发现大质量星体对早期宇宙中重元素的起源起到了关键作用，这一作用超出先前认识的范畴。

在接受《中国科学报》采访时，蔡峥提到大部分物质不仅在星系内，也广泛分布在星系之间，这部分物质被称为星系际介质。

早期宇宙中只存在氢、氦和少量锂，没有更重的元素如碳、氮、氧等。但天文学家观测到距离宇宙大爆炸后仅10亿年的星体，通过类星体光谱确认了星系际介质中已经存在了较重的元素。

“这些早期宇宙中的重元素究竟从何而来，它们是如何到达星际介质中的呢？”这一问题是观测宇宙学的一个关键性问题。今年4月，《科学》杂志与上海交通大学联合发布了当前人类面临的125个较为棘手的科学问题，其中早期宇宙中重元素的起源问题便位列其中。

目前科学界普遍认为，早期星际介质中的重元素主要通过小质量星系中的恒星星风或活跃星系核心的反馈机制被抛射入宇宙空间。但传统的光学观测难以充分支持这一理论。因此，蔡峥团队转向了射电观测。

他们利用位于智利北部的ALMA阵列，观察到某颗类星体发射的光束在途径距离地球125亿光年外的宇宙某区域时，观察到明显的氧元素吸收特征。这说明该区域存在一个较强的氧元素吸收体，而这些氧元素正是由周围星系通过其反馈过程释放到宇宙空间中的。

经过数据分析和处理后，研究团队在这些早期宇宙星际介质富含氧元素的区域内，识别出一个候选星系。这一发现表明，大质量星系的反馈作用可能比先前认为的更为重要。进一步观测显示该候选星系的质量要比现有理论预言的质量重1-2个数量级，且其与吸收体的距离超出了理论预测的范围达一个数量级。

“这清晰地表明，早期宇宙星际介质中的重元素可能并非全部源自小质量星系的活动，大质量星系的贡献很可能比先前科学界所认为的要重要得多。”蔡峥说。

课题组还发现大质量星系通过反馈作用向宇宙空间输送重元素的距离可能比预想得要更远。以本次观测的星系为例，其光度约为太阳光度的一亿倍，能够将氧等重元素输送至远达六万光年之遥的区域。相比之下，人们通常认为银河系星盘的直径也只有大约20万光年左右。

蔡峥表示这一发现对于目前科学界通行的星系反馈和大质量星系形成的理论形成了一定的挑战，对于我们理解大质量星系的形成与演化有着关键意义。