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  • 发现130亿年前有一个发光星系,或将能破解“宇宙再电离”难题

    天文学家在宇宙大爆炸后8亿年的时候,发现了一个正在再电离其周围气体的发光星系。这项由伦敦大学学院博士生罗曼·迈耶领导的研究,在欧洲天文学会(EAS)的虚拟年会上公布,并将发表在《皇家天文学会月刊》上。研究130亿年前形成的第一批星系,对于理解宇宙的起源至关重要。当前河外天文学的热门话题之一是“宇宙再电离”,即星系间气体被电离(原子被剥离电子)的过程。

    发现130亿年前有一个发光星系,或将能破解“宇宙再电离”难题

    宇宙再电离类似于一起悬而未决案件:我们有明确的证据证明这件事,但是是谁干的,怎么做的,什么时候做的呢?天文学家现在有强有力的证据表明,氢的再电离是在大约130亿年前完成,也就是宇宙的头10亿年里,电离气体的气泡慢慢增长和重叠。然而,到目前为止,能够产生这种电离氢泡的物体仍然是个谜:研究发现了一个发光星系,其中60%~100%的电离光子逃逸。

    发现130亿年前有一个发光星系,或将能破解“宇宙再电离”难题

    在任何一种情况下,第一批星系都与今天的星系有很大的不同:本星系是非常低效的泄漏者,只有不到2%~3%的电离光子逃离了宿主星系。这很可能是导致其局部气泡电离的原因,这表明该“案件”正在更接近于破案,宇宙再电离的两个主要原因通常是:

    1、大量的微弱星系泄漏约10%的高能光子

    2、发光星系的“寡头”结构,每个星系都有更大比例(>50%)的光子逃逸出来

    为了了解哪些星系支配着宇宙的再电离,天文学家必须测量星系在再电离时代的所谓逃逸比例。探测到被激发的氢原子发出的光(所谓的莱曼-阿尔法线)可以用来推断逃逸光子的比例。一方面,这样的探测也是罕见的,因为再电离时代的星系被中性气体包围,这些中性气体吸收了标志性的氢排放。另一方面,如果探测到这个氢信号,它就代表着一个巨大电离气泡的“确凿证据”。

    发现130亿年前有一个发光星系,或将能破解“宇宙再电离”难题

    也就是说我们发现了一个正在再电离其周围的星系,气泡的大小和星系的光度决定了它是单独制造这个电离气泡,还是需要看不见的“帮凶”?在宇宙大爆炸8亿年后发现了一个发光星系,这支持了由明亮泄漏者组成的“寡头”会发射大部分电离光子的情景。这是天文学家第一次可以指出一个物体是造成电离气泡的原因,而不需要来自看不见星系的贡献。

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    未来利用即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜,进行的更多观测将使天文学家能够进一步研究宇宙再电离这一悬而未决的问题。

    博科园|研究/来自:欧洲天文学会

    参考期刊《皇家天文学会月刊》

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