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news.sciencenet.cn 2025/4/1 16:54
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| 最新天文研究将宇宙再电离发生时间推至大爆炸后至少3.3亿年 |
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中新网北京4月1日电 (记者 孙自法)国际知名学术期刊《自然》最新发表一篇天文学论文称，詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)探测到已知最早的处于再电离过程中的星系之一，从而将宇宙再电离(早期宇宙发生的重要转变)的发生时间推至大爆炸之后至少3.3亿年。
该论文介绍，在极热的宇宙大爆炸后，宇宙逐渐冷却，直至自由质子和电子结合为中性(无电荷)气体，其中大部分为氢和氦，这段时期有时被称为宇宙黑暗时代。第一批星系点亮了宇宙，尤其是，特定紫外波长的光子(即所谓莱曼连续区)被中性氢吸收，而较短波长的光子则会将气体再电离，使宇宙对莱曼光子变得透明，并使之能穿透到地球。这一时间被称为宇宙再电离，其发生时间尚不确定。JWST的近期观察发现了在宇宙年龄不到3亿年时就产生紫外辐射的明亮星系，但缺乏关于再电离的直接证据。
本次研究发现的JADES-GS-z13-1-LA星系。施普林格·自然 供图
论文第一作者兼通讯作者、丹麦哥本哈根大学玻尔研究所Joris Witstok和同事及合作者研究发现， JWST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的星系就出现了再电离信号，这一明亮发射被认定为Lyman-α，是中性氢从激发状态转变为基态的信号。这意味着该星系产生了足够的紫外光子来激发中性氢，而且在它与地球之间几乎没有中性氢，来重新吸收氢回到稳定、最低能量状态时释放的Lyman-α光子。
论文作者指出，这一再电离的可能来源要么是大质量热恒星，要么是超大质量黑洞。他们总结认为，这些发现为了解最早星系的性质带来了新见解，将有助于缩小宇宙再电离的开始和时间线范围。(完)