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宇宙什么时候“醒来”?古代星系可能揭示宇宙的转化过程

对于我们的宇宙来说,第一批恒星的“唤醒”是一个重要时刻,但在科学家看来,这一时刻也非常难以捉摸。

在一项新的研究中,一组天文学家发现了一些有史以来最古老的星系。根据研究人员的说法,当宇宙只有6.8亿年的历史时,这些天体就完全形成了。研究人员还发现,这些星系正在向周围环境释放大量的紫外线。

辐射的释放形成了一个巨大的气泡,中性气体在气泡中被激发并离子化,为天文学家提供了直接描绘宇宙重要过渡时期的第一张图像。

 临晨之前

很久以前,宇宙中没有星星闪耀。在宇宙的早期,一切都是统一的,从一个地方到另一个地方的平均密度是相似的。这种均匀的中性宇宙与宇宙的初始阶段有很大的不同。在更早的时期,例如大爆炸发生后的前几十万年,我们的宇宙如此炽热,密集,以等离子体状态出现。不断的紧密碰撞还将原子分裂成电子和原子核。

但是,当宇宙增长到38万年时,所有的混乱都结束了。那时,物质被充分分散,温度足够低,电子可以与原子核结合形成原始的氢原子和氦原子。此事件的发生释放了大量辐射,这种辐射一直持续到今天并引起了广泛关注。这就是宇宙微波的背景辐射。

几百万年来,宇宙一直保持这种平静和中立的状态。但是随着宇宙的膨胀和冷却,微小的“种子”开始形成,由于某种偶然的原因,某些气体的密度略大于周围的环境。这种微小的密度增强使它们具有吸引周围物质的微小引力边缘。随着气体质量的增长,它们具有更大的引力作用并且可以吸收更多的物质。在漫长的岁月里,最初的恒星和星系在寂静,黑暗,中性的宇宙中逐渐成长。

宇宙的觉醒

我们不知道第一批恒星是何时形成的,但是可以肯定它们是以巨大而奇妙的方式形成的。随着它们的形成,宇宙不再是中性的,而是电离的。

我们每天接触的大部分物质都是由完整的原子组成的,所有原子核都被电子壳包围。化学反应就像优美而复杂的舞蹈,其中不同原子的电子壳快速旋转并相互结合。但是实际上,这种情况在宇宙中并不常见。到目前为止,宇宙中的绝大部分物质都是等离子体,而电子和原子核也可以自由独立地存在,就像很久以前一样。太阳是等离子,其他恒星是等离子。星云是由等离子组成的,恒星和星云之间的所有物体都是?它也是等离子。

当宇宙增长到38万年时,它从等离子变成了中性气体。如今,在130亿年之后,大部分宇宙已经变成了等离子体。宇宙中的大多数原子分裂必定有某种原因。考虑到我们已经尽可能多地观察到了等离子体宇宙,并且可以追溯到最初出现在宇宙舞台上的一些恒星和星系,因此,不管这种“电离”的原因是什么,这个过程都必须很久以前。发生了

天文学家认为,第一代恒星释放的极端紫外线辐射(以及超新星爆发和死亡的过程)已将宇宙再次转变为等离子体。但是令人沮丧的是,我们不知道何时会发生这种变化。即使是最强大的望远镜和最深入的测量技术,也无法回溯到如此遥远的宇宙。我们可以清楚地看到宇宙微波背景辐射,也可以清楚地看到今天的宇宙,但是中间部分至今仍是一个未解之谜。

我们不知道第一颗恒星何时会出现,天文学家将其称为“宇宙黎明”,也不知道随后的“电离时代”何时开始。

等离子气泡

这种情况已经开始改变。天文学家正在寻找较旧的星系,研究它们周围的气体,试图了解宇宙生长和演化的这一重要时期。最近,一个国际研究小组发现了三个星系,它们非常微弱,非常小并且离我们很远。

当我们的宇宙只有6.8亿年的历史时,这些小星系已经完全形成并开始运作。这并不奇怪,因为以前已经发现了相同的古代星系。但是在这项研究中,研究人员做出了一个新发现:通过检测三个星系附近环境发出的辐射,他们发现这些星系已经开始将电离的等离子气泡吹向周围。

换句话说,从这些星系释放的辐射已经开始改变周围的宇宙。这是电离时期持续的第一个明确信号。尽管天文学家推测宇宙已经在十亿年内完成了电离作用,但是没有人期望这一过程如此早地发生。

这些星系是即将发射詹姆斯·韦伯太空望远镜(预计于2021年3月30日)的绝佳目标,该望远镜是专门为研究宇宙历史这一时期而设计的。如果研究结果成立,并且将来会发现更多的电离实例,那么我们也许最终能够从宇宙中最古老,最暴力的历史中了解这一过渡时期。

芯时代

作者:yupvip 分类:文库 浏览:16 评论:0