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清华大学团队利用ALMA阵列发现，大质量星系对早期宇宙重元素起源的贡献远超预期

一、125亿光年外的氧吸收体

宇宙大爆炸之后不久，只存在大量的氢、氦和少量锂，更重的元素要到恒星内部才能诞生。但天文学家发现，距离大爆炸仅约10亿年的早期宇宙中，星际间介质里已经存在氧等重元素——这些重元素从何而来，一直是宇宙学的核心谜题。目前主流理论认为，小质量星系的恒星星风或黑洞反馈是星际介质重元素的主要来源，但小质量星系亮度低、易被尘埃遮蔽，传统光学观测难以有效验证。

清华大学天文系蔡峥教授课题组另辟蹊径，将观测手段转向射电。他们利用位于智利阿塔卡马沙漠的国际最大射电望远镜ALMA毫米波阵列，对准了红移6.04处的类星体J2054-0005，在距离地球125亿光年外的宇宙区域观测到了明显的氧吸收现象。这一发现直接挑战了现有的星系形成理论。

二、大质量星系的"意外"贡献

数据分析后，团队在氧吸收体附近发现了一个候选星系——它与吸收体相距约6万光年，光度达到了太阳光度的1亿倍，暗物质晕总质量达4000亿个太阳质量。更令人惊讶的是，与现有宇宙学数值模拟理论对比，这个星系的质量比理论预言重了1~2个数量级，距离也超出理论预测1个量级。

这意味着什么？大质量星系的反馈作用对早期宇宙重元素起源的影响力，可能比之前普遍认知的大得多。宇宙早期星际介质中的重元素，也许并不全部起源于小质量星系的活动，大质量星系的贡献很可能被严重低估。该研究成果于2021年9月27日在线发表于国际顶级期刊《自然—天文学》。

三、中国天文学的世界级突破

这项研究的背后，是中国科研团队在重大科研设施上的持续投入。ALMA是目前世界上最大、最精密的毫米波/亚毫米波干涉阵列，由中国、美国、欧洲、日本等多国合作建成，清华大学团队通过国际合作获得了宝贵的观测时间。该工作由蔡峥教授担任项目PI，博士生吴昀荆为论文第一作者，合作单位涵盖德国马克斯-普朗克研究所、北京大学科维理天文与天体物理研究所、中国科学技术大学等国内外顶尖机构。

从发现一颗类星体的氧吸收线，到颠覆对早期宇宙重元素起源的认知，中国学者用事实证明了：在基础天文学的深空探测领域，中国已经站到了世界前沿。这一发现不仅为理解大质量星系的形成与演化提供了关键观测约束，也为后续更精准的宇宙学模拟奠定了数据基础。

综合中国科学院、清华大学天文系报道 | 2026-08-29