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“韋布”發現最早再電離星系

早期宇宙重要轉變時間或為大爆炸后三點三億年

2025年03月27日09:02 | 來源:科技日報
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原標題:“韋布”發現最早再電離星系

科技日報北京3月26日電 (記者張夢然)《自然》26日發表報告稱,詹姆斯·韋布空間望遠鏡(JWST)檢測到已知最早的處於再電離過程中的星系。這項發現將宇宙再電離(早期宇宙發生的重要轉變)的發生時間推至大爆炸后至少3.3億年,並為人們了解最早星系的性質帶來了新見解。

宇宙在極熱的大爆炸后逐漸冷卻,直至自由質子和電子結合為中性(無電荷)氣體,其中大部分為氫和氦,這段時期被稱為“宇宙黑暗時代”。第一批星系點亮了宇宙。尤其是,特定紫外波長的光子(即所謂萊曼連續區)被中性氫吸收,而較短波長的光子則會將氣體再電離,使宇宙對萊曼光子變得透明,並使之能穿透到地球,這被稱為宇宙再電離,其發生時間尚不確定。JWST的近期觀察發現了在宇宙年齡不到3億年時就產生紫外輻射的明亮星系,但缺乏關於再電離的直接証據。

丹麥哥本哈根大學玻爾研究所科學家報告稱,JWST此次觀測到宇宙大爆炸后僅3.3億年,一個被命名為JADES-GS-z13-1-LA的星系就出現了再電離信號。這一明亮發射源被認定為萊曼α發射體,是中性氫從激發狀態轉變為基態的信號。這意味著這個星系產生了足夠的紫外光子來激發中性氫,而且在它與地球之間幾乎沒有中性氫,來重新吸收氫回到穩定、最低能量狀態時釋放的萊曼α光子。

科學家指出,這一再電離的可能來源要麼是大質量熱恆星,要麼是超大質量黑洞。他們總結稱,這些發現有助於縮小宇宙再電離的開始和時間線范圍。

【總編輯圈點】

這項發現的重要性,在於它點明了宇宙從“黑暗時代”走向光明的關鍵轉折點。在這一時期,第一批恆星和星系開始發光,正是這些足以激發周圍中性氫的紫外線,讓宇宙介質由中性狀態轉變為電離狀態。這個過程對於宇宙結構形成、光子傳播以及后續星系形成的物理條件有著根本性的影響。不過,新發現也提出了新問題:這些早期星系為什麼能在宇宙年齡不到3億年時,就積累了足夠的物質並形成了如此強烈的紫外輻射?其答案是否會挑戰了我們現有的理論模型?天文學家們將用更精細的模擬和進一步的觀測來進行深入探索。

(責編:羅知之、陳鍵)
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