詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示星系如何使早期宇宙变得透明

詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的深空中几十个星系的图像。通过分析美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的新观测结果，瑞士苏黎世联邦理工学院的西蒙·莉莉领导的一个小组发现了证据，表明大爆炸后9亿年存在的星系电离了它们周围的气体，使其变得透明。(图片鸣谢:NASA、ESA、CSA、Simon Lilly(苏黎世联邦理工学院)、Daichi Kashino(名古屋大学)、Jorryt Matthee(苏黎世联邦理工学院)、Christina Eilers(麻省理工学院)、Rob Simcoe(麻省理工学院)、Rongmon Bordoloi (NCSU)、Ruari Mackenzie(苏黎世联邦理工学院)；图像处理:Alyssa Pagan (STScI) Ruari Macken)

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（斯蒂芬妮·沃尔德克）：大爆炸后不久，宇宙是一个黑暗而神秘的地方。

我指的是非常暗——恒星和星系之间的气体是不透明的，所以光线无法穿透。任何曾经通过望远镜观察过的人都知道，情况不再是这样了，因为我们可以从地球上的有利位置看到整个宇宙中的天体。但是是什么导致了不透明度的变化呢？

利用美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测数据，瑞士苏黎世联邦理工学院的西蒙·莉莉领导的一个国际天文学家小组给出了答案。该团队回顾了再电离时代结束后的星系，这是宇宙历史上一个戏剧性的时期，在这个时期，气体被加热，冷却，然后再电离(再次被赋予电荷)。

显示早期星系如何形成透明“气泡”并最终扩散到整个宇宙的图表。130多亿年前，在再电离时代，宇宙是一个非常不同的地方。星系之间的气体对高能光来说很大程度上是不透明的，这使得观察年轻的星系变得很困难。是什么让宇宙变得完全电离，导致今天在宇宙的大部分地方检测到“清晰”的条件？使用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的研究人员发现，星系是罪魁祸首。(图片鸣谢:美国航天局、欧空局、加拿大航天局、乔伊斯·康(STScI))

观察这些早期星系，它们在大爆炸后仅存在了9亿年，研究小组发现宇宙中的大多数气体介于不透明和透明之间。但是在星系周围，一切都很清楚。

“根据韦伯的数据，我们看到星系重新电离了它们周围的气体，”日本名古屋大学的Daichi Kashino在一份声明中说，他是一篇分享该团队结果的新论文的主要作者。

想象一下，这些年轻星系中的每一个都被一个气球包围着。新生恒星的能量使气球内的气体重新电离。随着星系的成长，再电离气体的气泡合并，形成了更大的透明区域。最终，它们结合起来创造了一个透明的宇宙。

由于类星体——一种极其明亮的超大质量黑洞——的照明，该团队能够看到这种现象。将韦伯转向一个特定的类星体，天文学家观察到它的光穿过宇宙的气体，在一些区域被不透明的气体吸收，在另一些区域穿过透明的气体。

“通过沿着我们的视线照亮气体，类星体为我们提供了关于气体成分和状态的大量信息，”麻省理工学院的安娜-克里斯蒂娜·艾勒斯(Anna-Christina Eilers)在同一份声明中说，她是该团队新发布的另一篇论文的主要作者。

美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜已经传回了宇宙只有9亿岁时存在的星系的非常详细的近红外图像，包括从未见过的结构。这些遥远的星系是块状的，通常被拉长，并且正在积极地形成恒星。(图片鸣谢:NASA、ESA、CSA、Simon Lilly(苏黎世联邦理工学院)、Daichi Kashino(名古屋大学)、Jorryt Matthee(苏黎世联邦理工学院)、Christina Eilers(麻省理工学院)、Rob Simcoe(麻省理工学院)、Rongmon Bordoloi (NCSU)、Ruari Mackenzie(苏黎世联邦理工学院)；图像处理:Alyssa Pagan (STScI)，Ruari Macke

接下来，该团队将更深入地研究天空中其他五个区域的星系，这些星系都有一个中心类星体——对早期宇宙的不透明性发出更多的光(双关语)。

该团队在周一(6月12日)发表在《天体物理学杂志》上的三篇论文中宣布了这些结果。