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130亿年前大型星系爆炸光线点亮早期宇宙

新浪科技讯 北京时间 96日消息,据国外媒体报道,南极望远镜最近数据显示,宇宙中最早的大型星系的诞生过程是一种爆炸事件,爆炸所发出的光线照亮了早期的宇宙。科学家研究发现,这种爆炸事件比猜想中的爆炸过程要快得多。

美国加州大学伯克利分校伯克利宇宙物理学中心科学家奥利弗·扎恩等人对南极望远镜的最新数据进行了分析研究,研究结果表明,在大约 130亿年前,当时宇宙年龄大约为 7.5亿岁时,大型星系在形成过程中显得极为明亮、活跃,爆炸发出的明亮光线完全照亮了宇宙。

南极望远镜的最新数据进一步精确限定了宇宙“再电离时期”的范围,即宇宙最初星系形成的时期。大多数天文学家认为,早期恒星产生于大型气体云中,从而形成了最早的星系。由这些恒星发出的高能光线将星系周围和内部的氢气电离,形成了直径长达数百万光年的“电离化气泡”,在宇宙微波背景辐射中留下 了持久的痕迹。这种早期宇宙遗留下来的光线,至今仍然在天空中随处可见。美国加州大学伯克利分校物理学家、伯克利宇宙物理学中心创始人乔治·斯莫特据此绘制宇宙微波背景辐射图,并因此荣获诺贝尔奖。

扎恩介绍说,“我们发现,再电离时期持续时间不超过 5亿年,起始时间应该在宇宙至少 2.5亿岁时。在这次测量前,科学家们认为再电离时期持续 7.5亿年甚至更长时间,而且没有任何证据证明再电离时期究竟从何时开始。

第一次电离时期发生于宇宙大爆炸时。当时,宇宙中任何事物都是炽热的,所有气体(主要是氢气)因此被电离化。当宇宙大约 40万岁时,开始冷却到足以形成中性氢原子。芝加哥大学科学家约翰·卡尔斯特罗姆认为,“研究再电离时期非常重要,因它是研究早期恒星和星系少有的几种途径之一。我们或许无法确切知道这些恒星究竟是何时形成的或再电离过程是何时发生的,但是理解这些现象是非常必要的,因为这对后来宇宙结构的形成产生了重要的影响。

再电离时期持续时间很短,这表明拥有数十亿颗恒星的大型星系在再电离过程中扮演着重要角色,因为相对小型的星系可能形成得更早。扎恩、卡尔斯特罗姆以及伯克利宇宙物理学中心同事克里斯蒂安·雷查德特等人的联合研究成果发表于 91日出版的《天体物理学》杂志上。