銀河系在宇宙黎明時分亮起燈光，讓天文學(xué)家驚嘆不已

一個在 3.3 億年后被發(fā)現(xiàn)的星系Big Bang與為早期宇宙令人窒息的黑暗帶來光明有關(guān)。

它被稱為 JADES-GS-z13-1，對 134 億多年前發(fā)出的非常微弱的光的分析表明，它在再電離時代中發(fā)揮了作用——這個十億年的過程清除了充滿早期宇宙的不透明迷霧，讓光可以自由流動。

宇宙歷史的這個時代真的很難看清，這使得它背后的機(jī)制有些神秘。JADES-GS-z13-1 確實(shí)為宇宙黑暗的時代帶來了光明。結(jié)果是名為萊曼阿爾法氫在改變能量狀態(tài)時會釋放出來，只有在發(fā)生再電離后才能看到。

“早期宇宙沐浴在中性氫的濃霧中，”天體物理學(xué)家 Roberto Maiolino 說英國劍橋大學(xué)和倫敦大學(xué)學(xué)院的

“大部分霧霾是通過一個叫做再電離的過程解除的，這個過程是在大爆炸后大約 10 億年完成的。GS-z13-1 在宇宙只有 3.3 億年的時候被看到，但它顯示出一個令人驚訝的清晰、明顯的萊曼-α 發(fā)射特征，只有在周圍的霧完全散去后才能看到。這個結(jié)果與早期星系形成的理論完全出乎意料，也讓天文學(xué)家感到驚訝。

故事是這樣的。在我們所知道的宇宙開始時，在大爆炸后的幾分鐘內(nèi)，太空中充滿了由小原子核和自由電子組成的熾熱、濃密的等離子體霧。即使那里有一點(diǎn)點(diǎn)光，也無法穿透這霧;光子會簡單地從漂浮的電子上散射開來，從而有效地使宇宙變暗。

大約 300,000 年后一個宇宙冷卻后，質(zhì)子和電子開始聚集在一起形成中性氫（和一點(diǎn)點(diǎn)氦氣）氣體。大多數(shù)波長的光可以穿透這種中性介質(zhì)，但幾乎沒有光可以產(chǎn)生它。

但是從這些氫和氦中，第一批恒星和星系誕生了。

這些第一個光源發(fā)出了強(qiáng)大的輻射，將電子從中性氫上擊落，使其再次恢復(fù)到電離狀態(tài)。然而，此時宇宙已經(jīng)膨脹得如此之大，以至于氣體的擴(kuò)散性呈指數(shù)級增加，使光更容易穿過并開始穿越時空的漫長旅程。

到大爆炸后大約 10 億年，在被稱為宇宙黎明，宇宙是透明的，就像我們今天看到的那樣。Et voilà!燈亮著。

JADES-GS-z13-1 的問題在于，即使它參與了再電離，我們?nèi)匀粦?yīng)該看不到它。緊鄰星系周圍的空間將被電離，在我們看到它時形成一個大約 650,000 光年的清晰氣泡;但迷霧仍然應(yīng)該包裹著銀河系在時空中刻下的這個小小的光輝空腔。

“考慮到我們對宇宙演化方式的理解，我們真的不應(yīng)該找到這樣的星系，”天文學(xué)家 Kevin Hainline 說美國亞利桑那大學(xué)。

“我們可以把早期宇宙想象成籠罩在濃霧中，即使是強(qiáng)大的燈塔也很難找到窺視的燈塔，但在這里我們看到來自這個星系的光束穿透了面紗。這條迷人的發(fā)射線對宇宙如何以及何時再電離產(chǎn)生了巨大的影響。

我們認(rèn)為我們對再電離的時間表和過程有很好的把握。JADES-GS-z13-1 將其拋出一個循環(huán)。一種可能的解釋是，快速喂食黑洞是負(fù)責(zé)任的，導(dǎo)致其周圍的材料升溫并發(fā)光。

萊曼-α 亮度的另一種解釋可能是大量真正大質(zhì)量的熱恒星，質(zhì)量在太陽的 100 到 300 倍之間。

這兩種前景都很有趣，因?yàn)槊總€前景都為了解宇宙的嬰兒期提供了不同的窗口;但是，在這一點(diǎn)上，兩者都無法得到證實(shí)。

計劃對這個奇怪星系的未來觀測以幫助天文學(xué)家了解更多信息。就像 JADES-GS-z13-1 周圍的空間一樣，有一件事越來越清楚：我們對早期宇宙了解得越多，更令人困惑的是.

“追隨哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的腳步，很明顯韋伯將能夠找到更遙遠(yuǎn)的星系?！?a>天文學(xué)家 Peter Jakobsen 解釋道丹麥哥本哈根大學(xué)的

“然而，正如 GS-z13-1 的案例所證明的那樣，它可能揭示新生恒星的性質(zhì)總是令人驚訝的。黑洞這些是在宇宙時間的邊緣形成的。

該研究已發(fā)表在自然界.

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