天文学家发现了3万个隐藏在早期宇宙中的隐形幽灵星系

在霍比-埃伯利望远镜暗能量实验（HETDEX）数据中发现了一个巨大的氢气晕，并被重叠在其位置上，通过詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的深度成像显示。该系统发生在113亿年前，由其内多个星系的光线合成而发光，最亮的区域以红色表示。利用HETDEX的数据，天文学家已将已知的这些晕数增加了十倍以上——从大约3000个增加到33000多个。图片来源：uux.cn/Erin Mentuch Cooper（HETDEX），JWST图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI。

（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻（穆罕默德·图欣）：想象一下午夜时分，站在一片广阔漆黑的海洋中央。你知道水在那里，但只能偶尔看到浪花拍打或远处船灯闪烁的白浪。二十年来，这一直是试图绘制早期宇宙图的天文学家们令人沮丧的现实。他们知道，在宇宙深处，必定有巨大的燃料储备来建造第一座伟大的恒星城市，但燃料本身——氢气——实际上是无形的，是宇宙机器中的幽灵。

我们宇宙的故事有一个中间章节，称为宇宙正午，这是一个发生在100亿至120亿年前的疯狂高能量时代。这是宇宙的青少年成长高峰期，银河系以最快速度成熟的时期。为了维持如此疯狂的建造节奏，这些年轻星系需要惊人的原材料。科学家们怀疑星系藏身于巨大的气体云中，但这些被称为莱曼α星云的结构依然令人沮丧地难以捉摸。

问题在于氢气是深空中的害羞居民;它不产生自身的光。它静静地坐落在冰冷的虚空中，寂静而黑暗。唯一能看到它的方式，是附近有东西——比如一群炽热、发射紫外线的恒星——向气体注入足够的能量使其发光。探测这种微弱、借来的光线需要极大的耐心和通常提前多年预订的专业设备。几十年来，天文学家被迫研究大约3000个已知的少数环，就像研究人员试图通过观察一个邻近区域来理解整个大陆一样。

一切都因一个前所未有的规模项目而改变：埃伯利望远镜暗能量实验（HETDEX）。研究人员利用麦克唐纳天文台的霍比-埃伯利望远镜——地球上最大的光学望远镜之一——不再眯着眼透过钥匙孔，而是直接打开双开门。虽然HETDEX的主要使命是解开暗能量之谜，但其“副作用”却是收集了惊人的半拍字节数据。

这项调查的雄心之大，令人难以理解。它调查了相当于2000个满月面积的天空区域。每次望远镜抬头时，都能产生10万个光谱，捕捉到超过一百万个星系及其间孤寂空旷的太空区域的化学特征。通过广泛撒网，团队超越了“极端”例子——那些最大、最明亮、容易被发现的晕——开始看到那些隐藏在阴影中数千年的“普通”宇宙居民。

当团队在数据经理Erin Mentuch Cooper的带领下，借助德克萨斯先进计算中心的超级计算机开始筛选这堆信息时，数据不仅增长;他们爆炸了。他们将搜索范围缩小到目录中最明亮的7万个星系，寻找晕的标志：一个密集的氢核，周围环绕着一层薄薄的幽灵面纱，延伸至虚空中。

他们发现的是一份重新绘制早期宇宙地图的人口普查。已知氢气晕的数量激增十倍，从3000个激增到超过33000个。这些不仅仅是地图上的点;他们是多样的结构巨人。有些相对“简单”，呈现出橄榄球形状的云，托抱着一个星系。其他的则更加混乱。研究人员将最复杂的版本描述为巨型变形虫，这些不规则的团块，带有长长的雾气触须伸入黑暗，有时能同时覆盖多个星系。

这些晕非常巨大，直径从数万光年到数十万光年不等。令人难以置信的是，团队甚至认为即使是这庞大的新目录也被低估了。他们研究的星系中近一半都显示出这些晕的明显证据，很可能还有更多，只是等待更灵敏的仪器捕捉到它们极其微弱的闪烁。

天文学家首次从研究奇异现象转向建立统计目录。这很重要，因为直到现在，我们对宇宙成长的模型充满了“空白和漏洞”。我们有关于物质分布和最初结构如何进化的理论，但缺乏数据来证明哪些理论正确，哪些该被丢弃。

目前已识别出33,000个光环，科学界从信息的饥荒转变为盛宴。这庞大的莱曼α星云图书馆使研究人员能够放大单个“变形虫”，研究气体如何成为恒星的具体物理和力学。通过观察这些晕的形状和大小，科学家终于能够精确追踪早期宇宙中物质的运动。这一发现不仅为我们的星图增加了更多天体;它提供了修复、完善甚至彻底重塑我们对宇宙如何在其最富有时代从零开始构建自身的理解所需的原始数据。

Erin Mentuch Cooper 等，《HETDEX 中的 Lyα 星云：跨越宇宙正午的最大统计普查连接 Lyα 晕和斑块》，《天体物理学杂志》（2026）。DOI：10.3847/1538-4357/ae44f3