我们终于知道是什么在时间的黎明打开了灯

我们终于知道是什么给早期宇宙的黑暗和无形的虚空带来了光明。

根据哈勃望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，早期宇宙黎明中自由飞行的光子的起源是小矮星系，它们爆发了生命，清除了充满星系间空间的浑浊氢雾。

“这一发现揭示了超暗星系在早期宇宙演化中发挥的关键作用。天体物理学家伊琳娜·切梅林斯卡（Iryna Chemerynska）说巴黎天体物理学研究所。

“它们产生电离光子，在宇宙再电离过程中将中性氢转化为电离等离子体。它强调了了解低质量星系在塑造宇宙历史方面的重要性。

在宇宙之初，在几分钟内生活大爆炸，太空中充满了炽热、浓密的电离等离子体雾。那里的光很少，不会穿透这片雾;光子只会从漂浮的自由电子上散射出来，有效地使宇宙变暗。

随着宇宙冷却，大约30万年后，质子和电子开始聚集在一起，形成中性氢（和一点点氦）气体。大多数波长的光可以穿透这种中性介质，但产生它的光源很少。但是从这种氢和氦中，第一批恒星诞生了。

这些第一批恒星发出的辐射强度足以将电子从原子核中剥离并重新电离气体。然而，到这个时候，宇宙已经膨胀得如此之大，以至于气体是扩散的，无法阻止光的照射。在大爆炸后大约10亿年，即被称为宇宙黎明的时期结束时，宇宙完全被再电离。哒哒！灯亮了。

但是因为宇宙黎明中有太多的黑暗，而且它是如此的昏暗和遥远的时空，我们很难看到那里有什么。科学家们认为，负责大部分清理的来源一定是强大的——巨大的黑洞例如，它们的吸积会产生炽热的光，以及处于恒星形成阵痛中的大型星系（婴儿恒星会产生大量的紫外线）。

JWST的设计部分是为了窥视宇宙黎明，并试图看到其中潜伏着什么。它非常成功，揭示了关于我们宇宙形成的这个关键时刻的各种惊喜。令人惊讶的是，望远镜的观测结果现在表明，矮星系是再电离的关键参与者。

由巴黎天体物理学研究所的天体物理学家哈基姆·阿特克（Hakim Atek）领导的一个国际团队转向了一个名为Abell 2744的星系团的JWST数据，并得到了哈勃望远镜数据的支持。Abell 2744的密度如此之大，以至于时空围绕它扭曲，形成了一个宇宙透镜;任何通过那个时空传播到我们的遥远光都会被放大。这使得研究人员能够看到靠近宇宙黎明的微小矮星系。

然后，他们使用JWST获得了这些微小星系的详细光谱。他们的分析表明，这些矮星系不仅是早期宇宙中最丰富的星系类型，而且它们比预期的要亮得多。事实上，该团队的研究表明，矮星系的数量是大型星系的100比1，它们的集体输出是通常假设的较大星系电离辐射的四倍。

“这些宇宙强国共同释放出足够的能量来完成工作，”阿特克 说.“尽管它们的体积很小，但这些低质量星系是高能辐射的多产者，而且它们在这一时期的丰度如此之大，以至于它们的集体影响可以改变整个宇宙的状态。

这是再电离背后的力量的最佳证据，但还有更多的工作要做。研究人员观察了一小块天空;他们需要确保他们的样本不仅仅是一个异常的矮星系团，而是宇宙黎明中整个星系的代表性样本。

他们打算研究天空中更多的宇宙透镜区域，以获得更广泛的早期银河系种群样本。但仅凭这一个样本，结果就令人难以置信地令人兴奋。自从我们知道再电离以来，科学家们一直在寻找再电离的答案。我们正处于最终吹走迷雾的边缘。

“我们现在已经进入了JWST的未知领域，”天体物理学家Themiya Nanayakkara说澳大利亚斯威本科技大学。

“这项工作开启了更多令人兴奋的问题，我们需要回答这些问题，以绘制我们起源的进化历史。

该研究已发表在自然界.

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