發(fā)現(xiàn)130億年前有一個(gè)發(fā)光星系，或?qū)⒛芷平狻坝钪嬖匐婋x”難題！

天文學(xué)家在宇宙大爆炸后8億年的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)正在再電離其周圍氣體的發(fā)光星系。這項(xiàng)由倫敦大學(xué)學(xué)院博士生羅曼·邁耶領(lǐng)導(dǎo)的研究，在歐洲天文學(xué)會(huì)(EAS)的虛擬年會(huì)上公布，并將發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上。研究130億年前形成的第一批星系，對(duì)于理解宇宙的起源至關(guān)重要。當(dāng)前河外天文學(xué)的熱門話題之一是“宇宙再電離”，即星系間氣體被電離（原子被剝離電子）的過程。

宇宙再電離類似于一起懸而未決案件：我們有明確的證據(jù)證明這件事，但是是誰干的，怎么做的，什么時(shí)候做的呢？天文學(xué)家現(xiàn)在有強(qiáng)有力的證據(jù)表明，氫的再電離是在大約130億年前完成，也就是宇宙的頭10億年里，電離氣體的氣泡慢慢增長和重疊。然而，到目前為止，能夠產(chǎn)生這種電離氫泡的物體仍然是個(gè)謎：研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)發(fā)光星系，其中60%~100%的電離光子逃逸。

在任何一種情況下，第一批星系都與今天的星系有很大的不同：本星系是非常低效的泄漏者，只有不到2%~3%的電離光子逃離了宿主星系。這很可能是導(dǎo)致其局部氣泡電離的原因，這表明該“案件”正在更接近于破案，宇宙再電離的兩個(gè)主要原因通常是：

1、大量的微弱星系泄漏約10%的高能光子

2、發(fā)光星系的“寡頭”結(jié)構(gòu)，每個(gè)星系都有更大比例(>50%)的光子逃逸出來

為了了解哪些星系支配著宇宙的再電離，天文學(xué)家必須測(cè)量星系在再電離時(shí)代的所謂逃逸比例。探測(cè)到被激發(fā)的氫原子發(fā)出的光（所謂的萊曼-阿爾法線）可以用來推斷逃逸光子的比例。一方面，這樣的探測(cè)也是罕見的，因?yàn)樵匐婋x時(shí)代的星系被中性氣體包圍，這些中性氣體吸收了標(biāo)志性的氫排放。另一方面，如果探測(cè)到這個(gè)氫信號(hào)，它就代表著一個(gè)巨大電離氣泡的“確鑿證據(jù)”。

也就是說我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)正在再電離其周圍的星系，氣泡的大小和星系的光度決定了它是單獨(dú)制造這個(gè)電離氣泡，還是需要看不見的“幫兇”？在宇宙大爆炸8億年后發(fā)現(xiàn)了一個(gè)發(fā)光星系，這支持了由明亮泄漏者組成的“寡頭”會(huì)發(fā)射大部分電離光子的情景。這是天文學(xué)家第一次可以指出一個(gè)物體是造成電離氣泡的原因，而不需要來自看不見星系的貢獻(xiàn)。

未來利用即將到來的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，進(jìn)行的更多觀測(cè)將使天文學(xué)家能夠進(jìn)一步研究宇宙再電離這一懸而未決的問題。

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博科園｜研究/來自：歐洲天文學(xué)會(huì)

參考期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

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