我们最终知道什么打开了时间的黎明的灯

https://s.yimg.com/ny/api/res/1.2/AKJRjF9T1UObN0iLEv5hYA--/YXBwaWQ9aGlnaGxhbmRlcjt3PTIxNjtoPTYwO2NmPXdlYnA-/https://s.yimg.com/os/creatr-uploaded-images/2024-05/c53f8f00-17ae-11ef-b7bd-58baaf2d62a4

Michelle Starr

Mon, July 8, 2024 at 7:16 AM GMT+8·

我们最终知道什么给早期宇宙的黑暗和无形空无带来了光。

按照来自哈勃和詹姆斯韦伯太空望远镜的数据，在早期宇宙黎明中自由飞的光子的起源是清除充满星系间空间浑浊氢的雾耀斑成生命的小矮星系，二月份发表了一篇关于这项研究的新论文。

巴黎天体物理研究所的天体物理学家伊莉娜车梅林斯卡说，“这一发现揭开由超微弱星系在早期宇宙进化中起的关键角色”。

“它们产生在宇宙再电离期间将中性氢转化成电离等离子体的电离光子。这突出理解低质量星系在形成宇宙历史中的重要性” 。

在宇宙的开始，在宇宙大爆炸的几分钟内太空充满有一种电离等离子体的热的浓雾。有的多么少的光不会已经穿透这个雾，光子只会简单的已经散射掉漂浮着的自由电子，有效的使宇宙黑暗。

大约30万年后随宇宙冷却了，质子和电子开始一起来形成中性氢（和一点点氦）气体。大多数波长的光可以穿透这种中性介质，但以光源的方式来产生它几乎没有。但从这个氢和氦中，第一批恒星被诞生。

那些第一批恒星提交的辐射足以强来将电子从它们的核剥离并再电离气体。然而到这个点上宇宙已经扩张如此多以致气体是弥漫的并不能阻止光照出去。大爆炸后大约10亿年，所谓的宇宙黎明时期的结束宇宙被完全再电离。大大！灯亮着。

但因为在宇宙的黎明中有如此多的黑迹，而且因为它跨时间和空间是如此的昏暗和远在外，我们看到那里有什么有过困难。科学家们认为对大部分清理负责的来源一定是强大的——例如巨大的黑洞它的吸积产生炽热的光，以及处于恒星形成阵痛中的大星系（新生恒星会产生大量紫外线）。

詹姆斯韦伯太空望远镜部分被设计来窥视进宇宙的黎明，并试图来看什么潜伏其中。它一直是非常成功的，揭示在我们的宇宙形成过程中关于这一关键时刻的各种惊奇。令人惊讶的是望远镜的观测结果现在提示矮星系是再电离的关键玩家。

一幅詹姆斯韦伯太空望远镜深场图像，有一些研究人员识别为再电离的驱动者的来源。 (Hakim Atek/Sorbonne University/JWST)

由巴黎天体物理研究所天体物理学家哈基姆·阿泰克领导的一个国际团队转向在一个叫Abell 2744星系团上被哈勃数据支持的詹姆斯韦伯太空望远镜数据。阿贝尔2744是如此密以至于空时围绕它翘曲，形成一个宇宙透镜，任何通过空时旅行到我们的遥远光线变得被放大。这允许研究人员来看到接近宇宙黎明的微小矮星系。

然后，他们用詹姆斯韦伯太空望远镜来获得这些微小星系的详细光谱。他们的分析揭示了这些矮星系在早期宇宙中是最丰富的星系类型，它们比预期的远更亮。事实上，该团队的研究表明矮星系以100比1数量超出大星系，它们的集体的输出是通常假设的大星系电离辐射的四倍。

阿泰克说，“这些宇宙发电厂集体的发射不止来让工作做了的能量，尽管它们的微小的尺寸这些低质量星系是高能辐射的多产生产者，但它们在这一期间的丰度是如此实在的以至于它们的集体影响能改变整个宇宙的状态” 。

这又是再电离背后力量的最好证据，但有更多要被做的工作。研究人员观察了一小块天空，他们需要确保他们的样本不只是一个异常的矮星系团，而是一个在宇宙黎明中整个群的代表性样本。

他们打算来研究天空的更多宇宙透镜区域来获得一个更广泛的早期星系种群的样本。但仅在这一个样本上，结果就令人难以置信的兴奋。自从我们知道再电离以来科学家们一直在追逐它的答案。我们正处于最终吹走迷雾的边缘上。

澳大利亚斯温伯恩理工大学的天体物理学家色米亚娜娜亚喀拉说，“我们现在已经用詹姆斯韦伯太空望远镜进入了未知的领域”。

“这项工作开放更多令人兴奋的问题，我们需要在我们的来绘制我们的开始的进化史中回答这些问题” 。

这项研究已被发表在《自然》杂志上。

这篇文章的一个版本最初发表于2024年3月。