天文|宇宙于何时苏醒？( 二 )
当我们的宇宙还只有38万岁的时候 ， 它从等离子体转化成了中性气体 。 在130多亿年以后的今天 ， 宇宙几乎又充满了等离子体 。 这其间一定发生了什么事；一定有什么东西把宇宙中的原子撕裂了 。 考虑到我们现能观测到的最年轻宇宙都充满了电离物质 ， 不管是什么造成的这次“再电离” ， 都一定发生在早期 ， 也就是在第一代恒星和星系登场宇宙舞台之前 。
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年轻的宇宙假想图 。 图源：James Webb Space Telescope
天文学家认为被第一代恒星（以及它们消逝时的超新星爆炸）放射出的极强紫外辐射将我们的宇宙由变回了等离子体 。 但令人沮丧的是 ， 我们并不知道确切的时间 。 即使是最先进的望远镜和目前最深入的研究都没有能力窥视那样久远的宇宙 。 我们可以清晰地看见宇宙微波背景辐射 ， 我们也可以清晰地看见现在的宇宙 ， 但是中间的部分仍是现如今宇宙学的谜 。
我们不知道这个被天文学家称为“宇宙黎明”事件的第一代恒星是什么时候出现的 ， 也不清楚接下来的“再电离纪元”会什么时候开始 。
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一个新发现的星系CR7是已知的最亮的星系 ， 可能包含了宇宙中一些最古老的恒星 。 图源：ESO/M. KORNMESSE
吹泡泡
但是那种情形开始了转变 。 通过搜寻一个比一个更古老的星系 ， 并伴随着对他们周围气体的研究 ， 我们努力地了解着这段处于重要青春期时期的宇宙的演化过程 。 一个国际研究团队发现了三个极端微弱的星系 ， 他们遥远到了令人难以置信的程度 。
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古老的三重星系 。 图源： Space
这些微小星系在宇宙680百万岁的时候就已经充分形成了 。 这并不令人感到惊讶——我们曾发现过比他们还要古老的星 。 但是在这项研究中 ， 研究人员有了一项新的发现：通过检测从这个三重星系发射出来的辐射信息 ， 他们发现宇宙已经在它们周围吹起了等离子体的泡泡 。
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宇宙中星系旁的等离子泡泡是再电离纪元的明显信号 。 图源：Universe Today
换句话说 ， 从星系中迸射出来的辐射已经开始改变在他们附近的宇宙了 ， 就像少年额头长出来的青春痘 。 这也是再电离纪元开始发展的第一个明显信号 。 此外 ， 天文学家推断出宇宙在其第一个十亿年生日的时候就完成了再电离 ， 没有人想到这个过程发生得这么早 。
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宇宙历史时间表：140亿年前宇宙大爆炸 ， 新生的宇宙充满了电离气体；诞生约30万年后进入黑暗时期 ， 变得中性；诞生约5亿年后第一代恒星和星系诞生 ， 带领宇宙进入再电离纪元；宇宙诞生约10亿年后再电离完成 ， 成为我们现在所看到的宇宙；诞生90亿年后太阳系形成；宇宙诞生140亿年后的今天 ， 天文学家们把上面说的都搞清楚了！
这些星系为即将推出的詹姆斯韦伯太空望远镜提供了完美的目标 ， 而这台望远镜也是为探索这个时期的宇宙历史所特别设计的 。 如果方案可行 ， 加上有更多的“再电离”的例子被找到 ， 我们最终有可能理解发生在宇宙初期的世纪革命 ， 一段恢弘而壮烈的历史 。
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探索宇宙再电离纪元的詹姆斯韦伯望远镜 。 图源：ESA
作者: Paul Sutter
FY: 阿赞
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