红移 7 处的极低金属丰度气体
宇宙学与河外天体物理
2012-12-05 v1
摘要
在典型的天体物理环境中，重元素丰度范围在太阳浓度的 0.001 到 2 倍之间。较低的丰度仅在银河系晕中的特定恒星以及红移 z=3 处的两个类星体吸收系统中被观测到。这些被广泛解释为早期宇宙的遗迹，当时所有气体都具有原始化学组成。迄今为止，尚未有大爆炸后第一个十亿年（即最早恒星开始合成元素的时期）的直接丰度测量。在此，我们报告了在 z=7.04 处（宇宙年龄仅为 7.72 亿年，即当前年龄的 5.6%）类星体光谱中氢和重元素吸收的观测结果。我们探测到了大量的中性氢柱，但没有相应的重元素，如果该气体处于引力束缚的原星系中，则限制其化学丰度低于太阳水平的 1/10,000；如果是弥散且未束缚的，则低于太阳水平的 1/1,000。如果该吸收确实是星系际的，则意味着在 z~7 附近的该区域，宇宙既未被星光电离，也未发生化学增丰。如果是引力束缚的，推断出的丰度太低而无法促进有效冷却，该系统将成为形成早期宇宙中预测但尚未观测到的大质量第三族（Population III）恒星的可行场所。
引用
@article{arxiv.1212.0548,
title = {Extremely metal-poor gas at a redshift of 7},
author = {Robert A. Simcoe and Peter W. Sullivan and Kathy L. Cooksey and Melodie M. Kao and Michael S. Matejek and Adam J. Burgasser},
journal= {arXiv preprint arXiv:1212.0548},
year = {2012}
}
备注
Accepted for publication in Nature (6 December 2012). Includes Supplementary Information