早期宇宙中神秘光芒的隱藏來源終于揭曉

早期的宇宙是一個(gè)黑暗的地方。它充滿了遮光氫氣，沒有太多其他東西。

只有當(dāng)?shù)谝慌阈谴蜷_并開始用紫外線輻射照亮周圍環(huán)境時(shí)，光才開始統(tǒng)治。這發(fā)生在再電離時(shí)代。

但是在宇宙變得明亮之前，一種特殊而神秘的光穿透了黑暗：萊曼-阿爾法發(fā)射。

盡管早期的宇宙太暗，光線無法穿過主導(dǎo)它的不透明氣體，但天文學(xué)家仍然在再電離時(shí)代的燈亮起之前探測(cè)到了一些萊曼-阿爾法線。

它是從哪里來的？這是許多人思考的一個(gè)重要的懸而未決的問題。

萊曼-α 發(fā)射發(fā)生在紫外線范圍內(nèi)，當(dāng)氫原子的電子躍遷到特定的能量狀態(tài)時(shí)，它們來自氫原子。萊曼-阿爾法光譜線是天文學(xué)家所說的萊曼-阿爾法森林的一部分。

森林是一系列吸收線，源于遙遠(yuǎn)天文物體中的氫。當(dāng)它們的光穿過具有不同紅移的氣體云時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生萊曼-阿爾法線森林.

“為這些早期星系中令人驚訝的萊曼-阿爾法探測(cè)提供解釋是銀河系外研究的一個(gè)重大挑戰(zhàn)，”一些新研究的作者寫道。

該研究發(fā)表在自然天文學(xué)并且可能已經(jīng)找到了答案。它的標(biāo)題是”破譯萊曼-阿爾法發(fā)射深入再電離時(shí)代。“ 第一作者是英國(guó)劍橋大學(xué)卡夫利宇宙學(xué)研究所的研究員卡勒姆·維滕（Callum Witten）。

“以前的觀測(cè)提出的最令人費(fèi)解的問題之一是探測(cè)到早期宇宙中氫原子的光，這應(yīng)該完全被在宇宙中形成的原始中性氣體所阻擋。大爆炸，“ 維滕在一份新聞稿中說。

“以前已經(jīng)提出了許多假設(shè)來解釋這種'莫名其妙'的排放的巨大逃逸。

但現(xiàn)在鎮(zhèn)上有一位新的宇宙學(xué)警長(zhǎng)：詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。

JWST的建造能夠追溯到宇宙的早期。這是整個(gè)努力的主要驅(qū)動(dòng)力之一。

JWST能夠感知宇宙生命早期第一個(gè)星系中恒星釋放的光子，這為早期宇宙打開了一扇新的窗口，并引導(dǎo)我們找到許多長(zhǎng)期存在的問題的答案。JWST具有靈敏度和角分辨率，可以跟蹤古代光回到其光源。

“在這里，我們利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡近紅外相機(jī)的高分辨率和高靈敏度圖像的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，表明萊曼-阿爾法發(fā)射器樣本中的所有星系都具有紅移>7有親密的同伴，“研究人員在他們的論文中寫道。這是具有巨大影響的重要觀點(diǎn)。

萊曼-阿爾法發(fā)射器LAE EGSY8p68的JWST圖像比以前使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)揭示了更多的細(xì)節(jié)。JWST的分辨能力揭示了HST無法看到的LAE EGSY8p68中明亮星系周圍的一團(tuán)更小、更暗的星系。該地區(qū)是一個(gè)更加繁忙、擁擠的地區(qū)，有很多活躍的恒星形成。

“哈勃只看到一個(gè)大星系，韋伯看到的是一個(gè)較小的相互作用星系團(tuán)，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)我們對(duì)一些第一批星系意外氫排放的理解產(chǎn)生了巨大影響，”該研究的共同作者來自斯坦福大學(xué)的塞爾吉奧·馬丁 - 阿爾瓦雷斯說。

早期的星系是驚人的恒星生產(chǎn)者，是萊曼-阿爾法排放的豐富來源。大部分排放物被原始中性氫阻擋，這些氫填充了早期宇宙中星系之間的空間。它告訴我們，大多數(shù)萊曼-阿爾法發(fā)射器（LAE）是具有近鄰的星系？

根據(jù)作者的說法，它告訴我們，星系合并及其豐富的恒星形成是萊曼-阿爾法發(fā)射的幕后推手。星系合并模擬產(chǎn)生了一個(gè)模擬的JWST圖像，看起來非常像相互作用星系的實(shí)際JWST圖像。

研究人員使用名為Azahar的星系合并和相互作用的模擬來測(cè)試他們的想法。阿扎哈爾表明，隨著恒星質(zhì)量的聚集和恒星在這些早期星系中的形成，發(fā)生了兩件事。

恒星發(fā)出萊曼-α輻射，它們?cè)谧钃豕獾闹行詺渲挟a(chǎn)生了氣泡和電離氫通道。氣泡和通道允許萊曼-阿爾法發(fā)射通過。

這項(xiàng)研究表明，早期宇宙中的星系合并比JWST開始之前我們看到的要多。

這些合并和相互作用以及它們產(chǎn)生的豐富的恒星形成既創(chuàng)造了萊曼-阿爾法輻射，又為它們創(chuàng)造了一條擺脫主導(dǎo)年輕宇宙的密集、不透明的中性氫的路徑。

簡(jiǎn)而言之，年輕宇宙中的高星系合并率是造成神秘萊曼-阿爾法發(fā)射的原因。

研究人員還沒有完成。他們計(jì)劃在合并的不同階段對(duì)星系進(jìn)行更詳細(xì)的觀測(cè)，以進(jìn)一步發(fā)展他們的想法。

本文最初由今日宇宙.閱讀原文.

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