科技日报北京3月26日电 （记者张梦然）《自然》26日发表(biao)报告称，詹皇·韦布(bu)空间望远(yuan)镜（JWST）检测到已知最早的(de)处于再电离过程中的(de)星系。这项(xiang)发现将宇宙再电离（早期(qi)宇宙发生的(de)重要转变）的(de)发生时间推至大爆炸后至少(shao)3.3亿年，并为人们了解最早星系的(de)性(xing)质(zhi)带(dai)来了新见(jian)解。
宇宙在极热的(de)大爆炸后逐渐冷却，直至自由质(zhi)子和电子结(jie)合为中性(xing)（无电荷）气体，其中大部分为氢和氦(hai)，这段时期(qi)被称为“宇宙黑暗时代”。第一批星系点亮了宇宙。尤其是，特(te)定紫(zi)外波长的(de)光子（即所谓莱曼连续区）被中性(xing)氢吸取，而(er)较短波长的(de)光子则会将气体再电离，使宇宙对莱曼光子变得透明，并使之能穿(chuan)透到地球，这被称为宇宙再电离，其发生时间尚(shang)不(bu)确定。JWST的(de)近(jin)期(qi)观察发现了在宇宙年龄不(bu)到3亿年时就产生紫(zi)外辐(fu)射的(de)明亮星系，但(dan)缺乏关于再电离的(de)直接证据。
丹麦哥本(ben)哈根大学玻尔(er)研(yan)究(jiu)所科学家报告称，JWST此次观测到宇宙大爆炸后仅3.3亿年，一个被命名为JADES-GS-z13-1-LA的(de)星系就出现了再电离信号。这一明亮发射源被认定为莱曼α发射体，是中性(xing)氢从激发状态转变为基(ji)态的(de)信号。这意味着这个星系产生了足够的(de)紫(zi)外光子来激发中性(xing)氢，而(er)且在它与地球之间几乎没有中性(xing)氢，来重新吸取氢回到稳定、最低能量状态时释放的(de)莱曼α光子。
科学家指出，这一再电离的(de)可能来源要么是大质(zhi)量热恒星，要么是超大质(zhi)量黑洞。他们总结(jie)称，这些发现有助于缩小(xiao)宇宙再电离的(de)开始和时间线范(fan)围。
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这项(xiang)发现的(de)重要性(xing)，在于它点明了宇宙从“黑暗时代”走(zou)向光明的(de)关键转折点。在这一时期(qi)，第一批恒星和星系开始发光，正是这些足以激发周(zhou)围中性(xing)氢的(de)紫(zi)外线，让宇宙介(jie)质(zhi)由中性(xing)状态转变为电离状态。这个过程对于宇宙结(jie)构形成、光子传播以及后续星系形成的(de)物(wu)理条件(jian)有着根本(ben)性(xing)的(de)影响。不(bu)过，新发现也提(ti)出了新问(wen)题：这些早期(qi)星系为什么能在宇宙年龄不(bu)到3亿年时，就积累了足够的(de)物(wu)质(zhi)并形成了如此强烈(lie)的(de)紫(zi)外辐(fu)射？其答案是否会挑(tiao)战了大家现有的(de)理论模型？天文学家们将用更精细的(de)模拟和进一步的(de)观测来进行深入探(tan)索(suo)。
来源：科技日报