天文学家说恒星形成星系使早期宇宙再电离

大爆炸后仅几亿年，婴儿宇宙充满了不透明的氢气，这些氢气捕获了来自恒星和星系的某些波长的光。在第一个十亿年里，气体变得完全透明——允许光自由传播。天体物理学家长期以来一直在寻找明确的证据来解释这种翻转。来自 NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜的新数据最近使用宇宙只有 9 亿年时就存在的一组星系找到了答案。这些星系中的恒星发出的光足以电离并加热它们周围的气体，形成巨大的透明气泡;最终，这些泡沫相遇并合并，形成了今天清晰而广阔的视野。

“韦伯不仅清楚地表明这些透明区域存在于星系周围，我们还测量了它们有多大，”名古屋大学天文学家 Daichi Kashino 说。

“根据韦伯的数据，我们看到星系重新电离它们周围的气体。”

“与星系相比，这些透明气体区域是巨大的——想象一个热气球，里面悬浮着一颗豌豆。”

“韦伯数据表明，这些相对较小的星系推动了再电离，清除了它们周围的大片空间区域。”

“在接下来的一亿年里，这些透明的气泡继续变得越来越大，最终合并并导致整个宇宙变得透明。”

Kashino 及其同事将目标定在了再电离时代结束之前的某个时间，当时宇宙还不是很清澈，也不是很不透明——它包含各种状态的拼凑而成的气体。

他们将 Webb 聚焦在类星体 SDSS J0100+2802 上，这是一个极其明亮的活跃超大质量黑洞，就像一个巨大的手电筒，突出了类星体和望远镜之间的气体。

当类星体的光通过不同的气体块向我们传播时，它要么被不透明的气体吸收，要么在透明气体中自由移动。

“通过沿着我们的视线照亮气体，类星体为我们提供了有关气体成分和状态的广泛信息，”麻省理工学院天文学家 Anna-Christina Eilers 说。

天文学家随后利用韦伯来识别这条视线附近的星系，并表明这些星系通常被半径约 200 万光年的透明区域包围。

换句话说，韦伯在再电离时代末期目睹了星系清理周围空间的过程。

从正确的角度来看，这些星系清除的区域与我们的银河系和仙女座星系之间的距离大致相同。

直到现在，天文学家还没有关于导致再电离的确切证据——在韦伯之前，他们不确定到底是什么导致了再电离。

“这些星系是什么样子的?它们比附近宇宙中的更混乱，”ETH Zürich 天文学家 Jorryt Matthee 说。

“韦伯表明他们正在积极地形成恒星，并且一定发射了许多超新星。他们有一个充满冒险精神的青年!”

“一路上，我们使用韦伯数据证实，位于该场中心的类星体黑洞是目前已知的早期宇宙中质量最大的黑洞，重量是太阳质量的 100 亿倍。”

“我们仍然无法解释类星体如何能够在宇宙历史的早期发展得如此之大。这是另一个需要解决的难题。”

精美的韦伯图像也没有显示来自类星体的光被引力透镜作用的证据，确保质量测量是确定的。

该团队很快将深入研究另外五个领域的星系，每个领域都由一个中央类星体锚定。

韦伯在第一场的结果非常清楚，他们迫不及待地想要分享。

“我们预计会识别出几十个存在于再电离时代的星系——但很容易就能识别出 117 个。韦伯超出了我们的预期，”Kashino 博士说。