天文學家發現人體元素宇宙起源:「氟」誕生之處,竟在遙遠的120億光年之外!

2021-11-05 14:20

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天文學家在「NGP-190387」星系中發現「氟化氫」,找到了氟的宇宙起源。這是模擬圖。(取自European Southern Observatory歐洲南方天文台You Tube)

天文學家在「NGP-190387」星系中發現「氟化氫」,找到了氟的宇宙起源。這是模擬圖。(取自European Southern Observatory歐洲南方天文台You Tube)

「我們都是星塵。(We are all star stuff.)」

──天文學家薩根(Carl Sagan, 1934 – 1996)

正如薩根所說,我們確實都是星塵組成的。天文學家在距離我們超過120億光年的星系中,首度探測到一種在我們身體內也能發現的元素──氟,人體骨骼和牙齒都有氟化物的存在。

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這份研究4日刊登在期刊《自然天文學》(Nature Astronomy),主要作者、英國赫特福夏大學(University of Hertfordshire)天體物理學研究員法蘭科(Maximilien Franco)在聲明中解釋這項發現的意義:「我們都知道氟是什麼,因為我們每天使用的牙膏含有氟化物,但我們原來根本不知道哪些恆星產生了宇宙裡大部分的氟!」

另一位共同作者、赫特福夏大學的吉齊(James Geach)在澳洲獨立媒體「對話」(The Conversation)撰文指出,「一般人可能不會去深究牙膏內含的元素,但就像地球上所有事物一樣,從雄偉到平凡,氟化物──以及微笑的故事─也有宇宙起源。現在,我和我的同事在《自然天文學》上發表了一篇論文,對此稍微有所解釋。」

大霹靂(Big Bang)與宇宙演化(Wikipedia / Public Domain)
大霹靂(Big Bang)與宇宙演化(Wikipedia / Public Domain)

在太陽系、地球甚至我們身體中發現的自然元素,都是起源於恆星核心,在其爆炸的過程中被釋放出來。吉齊解釋,宇宙歷史上,幾乎所有元素都是很久很久以前形成的,氫是最古老的元素,在大約140億年前的宇宙大爆炸不久後出現,大爆炸的幾分鐘內,氦、氘和鋰等輕元素也在這個「太初核合成」的過程中形成,「從那時起,幾乎所有其他元素都在恆星生死過程中產生。」

但氟是如何在恆星的一生中形成?始終是謎團。

直到,研究人員使用智利的進無線電望遠鏡「阿塔卡瑪大型毫米波天線陣列」(The Atacama Large Millimetre Array, ALMA),這款全球最先進的觀測工具,能使研究者看見遙遠星系的冰冷塵埃和氣體散發出的光。終於,他們在一個位在120億光年外、名為「NGP-190387」的恆星初形成星系中探測到氟。

所有生命與非生命的誕生,都源於恆星和它周圍一切的毀滅。(圖片取自pixabay)
所有生命與非生命的誕生,都源於恆星和它周圍一切的毀滅。(圖片取自pixabay)

氟的宇宙起源

研究人員發現,「NGP-190387」星系中存在「氟化氫」氣體雲,其微弱的光芒歷經了120億年的時間才到達地球這裡,天文學家認為這個星系的狀態「呈現了宇宙只有大約14億歲時的樣子」。

吉齊指出,學界原先認為氟產生的方式包含:透過恆星演化接近末期時經歷的劇烈爆炸──超新星(Supernova),或藉由亮紅色的漸近巨星支星(AGB)在接近生命盡頭時,燃燒核心內大部分的氫和氦。

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