我們終于知道是什么在時間的黎明打開了燈

我們終于知道是什么給早期宇宙的黑暗和無形的虛空帶來了光明。

根據哈勃望遠鏡和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的數據，早期宇宙黎明中自由飛行的光子的起源是小矮星系，它們爆發了生命，清除了充滿星系間空間的渾濁氫霧。

“這一發現揭示了超暗星系在早期宇宙演化中發揮的關鍵作用。天體物理學家伊琳娜·切梅林斯卡（Iryna Chemerynska）說巴黎天體物理學研究所。

“它們產生電離光子，在宇宙再電離過程中將中性氫轉化為電離等離子體。它強調了了解低質量星系在塑造宇宙歷史方面的重要性。

在宇宙之初，在幾分鐘內生活大爆炸，太空中充滿了熾熱、濃密的電離等離子體霧。那里的光很少，不會穿透這片霧;光子只會從漂浮的自由電子上散射出來，有效地使宇宙變暗。

隨著宇宙冷卻，大約30萬年后，質子和電子開始聚集在一起，形成中性氫（和一點點氦）氣體。大多數波長的光可以穿透這種中性介質，但產生它的光源很少。但是從這種氫和氦中，第一批恒星誕生了。

這些第一批恒星發出的輻射強度足以將電子從原子核中剝離并重新電離氣體。然而，到這個時候，宇宙已經膨脹得如此之大，以至于氣體是擴散的，無法阻止光的照射。在大爆炸后大約10億年，即被稱為宇宙黎明的時期結束時，宇宙完全被再電離。噠噠！燈亮了。

但是因為宇宙黎明中有太多的黑暗，而且它是如此的昏暗和遙遠的時空，我們很難看到那里有什么。科學家們認為，負責大部分清理的來源一定是強大的——巨大的黑洞例如，它們的吸積會產生熾熱的光，以及處于恒星形成陣痛中的大型星系（嬰兒恒星會產生大量的紫外線）。

JWST的設計部分是為了窺視宇宙黎明，并試圖看到其中潛伏著什么。它非常成功，揭示了關于我們宇宙形成的這個關鍵時刻的各種驚喜。令人驚訝的是，望遠鏡的觀測結果現在表明，矮星系是再電離的關鍵參與者。

由巴黎天體物理學研究所的天體物理學家哈基姆·阿特克（Hakim Atek）領導的一個國際團隊轉向了一個名為Abell 2744的星系團的JWST數據，并得到了哈勃望遠鏡數據的支持。Abell 2744的密度如此之大，以至于時空圍繞它扭曲，形成了一個宇宙透鏡;任何通過那個時空傳播到我們的遙遠光都會被放大。這使得研究人員能夠看到靠近宇宙黎明的微小矮星系。

然后，他們使用JWST獲得了這些微小星系的詳細光譜。他們的分析表明，這些矮星系不僅是早期宇宙中最豐富的星系類型，而且它們比預期的要亮得多。事實上，該團隊的研究表明，矮星系的數量是大型星系的100比1，它們的集體輸出是通常假設的較大星系電離輻射的四倍。

“這些宇宙強國共同釋放出足夠的能量來完成工作，”阿特克 說.“盡管它們的體積很小，但這些低質量星系是高能輻射的多產者，而且它們在這一時期的豐度如此之大，以至于它們的集體影響可以改變整個宇宙的狀態。

這是再電離背后的力量的最佳證據，但還有更多的工作要做。研究人員觀察了一小塊天空;他們需要確保他們的樣本不僅僅是一個異常的矮星系團，而是宇宙黎明中整個星系的代表性樣本。

他們打算研究天空中更多的宇宙透鏡區域，以獲得更廣泛的早期銀河系種群樣本。但僅憑這一個樣本，結果就令人難以置信地令人興奮。自從我們知道再電離以來，科學家們一直在尋找再電離的答案。我們正處于最終吹走迷霧的邊緣。

“我們現在已經進入了JWST的未知領域，”天體物理學家Themiya Nanayakkara說澳大利亞斯威本科技大學。

“這項工作開啟了更多令人興奮的問題，我們需要回答這些問題，以繪制我們起源的進化歷史。

該研究已發表在自然界.

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