【正見新聞網2025年04月01日】
據NASA科學網2025年3月28日報導，利用韋伯望遠鏡獨特的紅外靈敏度，研究人員可以研究古代星系，探索早期宇宙的秘密。現在，一個國際天文學家團隊發現了一個星系在宇宙歷史中出乎意料的發出的明亮氫輻射。這一意外發現讓研究人員難以解釋這種光線是如何穿透當時瀰漫在太空中的中性氫濃霧的。
韋伯望遠鏡在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡高級深空河外星系巡天 (JADES) 項目中，通過韋伯望遠鏡的近紅外相機 (NIRCam) 拍攝的圖像，發現了極為遙遠的星系 JADES-GS-z13-1，據觀察該星系在大爆炸後僅3.3 億年就存在了。研究人員利用不同紅外濾光片中該星系的亮度來估計其紅移，紅移是根據星系光在膨脹空間中傳播的方式測量其與地球的距離。
韋伯望遠鏡NIRCam（近紅外相機）深度成像發現的遙遠星系 JADES-GS-z13-1 (標著z=13.0的小紅點）。圖像來源：NASA/ESA/CSA/JADES Collaboration/J. Witstok（劍橋大學/哥本哈根大學）/P. Jakobsen（哥本哈根大學）/A. Pagan (STScI)/M. Zamani (ESA/Webb)
NIRCam 成像得出的初始紅移估計值為 12.9。為了確認其極端紅移，由英國劍橋大學的 Joris Witstok 領導的國際團隊以及丹麥的宇宙黎明中心和哥本哈根大學隨後使用韋伯的近紅外光譜儀對該星系進行了觀察。
在結果光譜中，紅移被確認為 13.0。這相當於大爆炸後僅 3.3 億年就觀測到的星系，是宇宙目前 138 億年年齡的一小部分。但還有一個意想不到的特徵引人注目：一種特殊的、明顯明亮的光波長，被稱為氫原子萊曼-α輻射譜線。這種輻射比天文學家認為宇宙發展早期可能出現的輻射強得多。
「早期宇宙籠罩在濃重的中性氫霧中，」劍橋大學和倫敦大學學院團隊成員 羅伯托·麥奧利諾（Roberto Maiolino) 解釋道。「大部分霧霾在再電離過程中消散，這一過程在大爆炸後約 10 億年完成。GS-z13-1 是在宇宙僅 3.3 億年時被發現的，但它顯示出令人驚訝的清晰的萊曼-α 輻射特徵，只有在周圍的霧完全消散後才能看到。這一結果完全出乎早期星系形成理論的意料，令天文學家措手不及。」
在再電離時代之前和期間，星系周圍大量的中性氫霧阻擋了它們發射的任何高能紫外線，就像有色玻璃的過濾效果一樣。在形成足夠多的恆星並能夠電離氫氣之前，任何此類光（包括萊曼-α輻射）都無法從這些新生星系中逃逸到地球。因此，確認來自該星系的萊曼-α輻射對我們理解早期宇宙具有重大意義。
「根據我們對宇宙演化方式的理解，我們真的不應該發現這樣的星系，」亞利桑那大學的團隊成員凱文·海因萊因 (Kevin Hainline) 說道。「我們可以想像早期宇宙被濃霧籠罩，即使是強大的燈塔也難以穿透，然而在這裡，我們看到了來自這個星系的光束穿透了面紗。這條迷人的譜線對了解宇宙如何以及何時重新電離有著巨大的影響。」
該星系的萊曼-α輻射的來源尚不清楚，但它可能包括宇宙中形成的最早一代恆星發出的第一道光。
「該星系周圍巨大的電離氫氣泡可能是由一群特殊的恆星產生的——它們比後來形成的恆星質量更大、溫度更高、亮度更高，可能代表了第一代恆星，」維斯托克說。該團隊發現的另一種可能性是，一個強大的活躍星系核由第一批超大質量黑洞之一驅動。
這項研究於3月27日發表在《自然》雜誌上。
資料來源：
https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-sees-galaxy-mysteriously-clearing-fog-of-early-universe/