早期宇宙中神秘光芒的隱藏來源終于揭曉

早期的宇宙是一個黑暗的地方。它充滿了遮光氫氣，沒有太多其他東西。

只有當(dāng)?shù)谝慌阈谴蜷_并開始用紫外線輻射照亮周圍環(huán)境時，光才開始統(tǒng)治。這發(fā)生在再電離時代。

但是在宇宙變得明亮之前，一種特殊而神秘的光穿透了黑暗：萊曼-阿爾法發(fā)射。

盡管早期的宇宙太暗，光線無法穿過主導(dǎo)它的不透明氣體，但天文學(xué)家仍然在再電離時代的燈亮起之前探測到了一些萊曼-阿爾法線。

它是從哪里來的？這是許多人思考的一個重要的懸而未決的問題。

萊曼-α 發(fā)射發(fā)生在紫外線范圍內(nèi)，當(dāng)氫原子的電子躍遷到特定的能量狀態(tài)時，它們來自氫原子。萊曼-阿爾法光譜線是天文學(xué)家所說的萊曼-阿爾法森林的一部分。

森林是一系列吸收線，源于遙遠(yuǎn)天文物體中的氫。當(dāng)它們的光穿過具有不同紅移的氣體云時，它會產(chǎn)生萊曼-阿爾法線森林.

“為這些早期星系中令人驚訝的萊曼-阿爾法探測提供解釋是銀河系外研究的一個重大挑戰(zhàn)，”一些新研究的作者寫道。

該研究發(fā)表在自然天文學(xué)并且可能已經(jīng)找到了答案。它的標(biāo)題是”破譯萊曼-阿爾法發(fā)射深入再電離時代。“ 第一作者是英國劍橋大學(xué)卡夫利宇宙學(xué)研究所的研究員卡勒姆·維滕（Callum Witten）。

“以前的觀測提出的最令人費解的問題之一是探測到早期宇宙中氫原子的光，這應(yīng)該完全被在宇宙中形成的原始中性氣體所阻擋。大爆炸，“ 維滕在一份新聞稿中說。

“以前已經(jīng)提出了許多假設(shè)來解釋這種'莫名其妙'的排放的巨大逃逸。

但現(xiàn)在鎮(zhèn)上有一位新的宇宙學(xué)警長：詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。

JWST的建造能夠追溯到宇宙的早期。這是整個努力的主要驅(qū)動力之一。

JWST能夠感知宇宙生命早期第一個星系中恒星釋放的光子，這為早期宇宙打開了一扇新的窗口，并引導(dǎo)我們找到許多長期存在的問題的答案。JWST具有靈敏度和角分辨率，可以跟蹤古代光回到其光源。

“在這里，我們利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡近紅外相機(jī)的高分辨率和高靈敏度圖像的獨特優(yōu)勢，表明萊曼-阿爾法發(fā)射器樣本中的所有星系都具有紅移>7有親密的同伴，“研究人員在他們的論文中寫道。這是具有巨大影響的重要觀點。

萊曼-阿爾法發(fā)射器LAE EGSY8p68的JWST圖像比以前使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測揭示了更多的細(xì)節(jié)。JWST的分辨能力揭示了HST無法看到的LAE EGSY8p68中明亮星系周圍的一團(tuán)更小、更暗的星系。該地區(qū)是一個更加繁忙、擁擠的地區(qū)，有很多活躍的恒星形成。

“哈勃只看到一個大星系，韋伯看到的是一個較小的相互作用星系團(tuán)，這一發(fā)現(xiàn)對我們對一些第一批星系意外氫排放的理解產(chǎn)生了巨大影響，”該研究的共同作者來自斯坦福大學(xué)的塞爾吉奧·馬丁 - 阿爾瓦雷斯說。

早期的星系是驚人的恒星生產(chǎn)者，是萊曼-阿爾法排放的豐富來源。大部分排放物被原始中性氫阻擋，這些氫填充了早期宇宙中星系之間的空間。它告訴我們，大多數(shù)萊曼-阿爾法發(fā)射器（LAE）是具有近鄰的星系？

根據(jù)作者的說法，它告訴我們，星系合并及其豐富的恒星形成是萊曼-阿爾法發(fā)射的幕后推手。星系合并模擬產(chǎn)生了一個模擬的JWST圖像，看起來非常像相互作用星系的實際JWST圖像。

研究人員使用名為Azahar的星系合并和相互作用的模擬來測試他們的想法。阿扎哈爾表明，隨著恒星質(zhì)量的聚集和恒星在這些早期星系中的形成，發(fā)生了兩件事。

恒星發(fā)出萊曼-α輻射，它們在阻擋光的中性氫中產(chǎn)生了氣泡和電離氫通道。氣泡和通道允許萊曼-阿爾法發(fā)射通過。

這項研究表明，早期宇宙中的星系合并比JWST開始之前我們看到的要多。

這些合并和相互作用以及它們產(chǎn)生的豐富的恒星形成既創(chuàng)造了萊曼-阿爾法輻射，又為它們創(chuàng)造了一條擺脫主導(dǎo)年輕宇宙的密集、不透明的中性氫的路徑。

簡而言之，年輕宇宙中的高星系合并率是造成神秘萊曼-阿爾法發(fā)射的原因。

研究人員還沒有完成。他們計劃在合并的不同階段對星系進(jìn)行更詳細(xì)的觀測，以進(jìn)一步發(fā)展他們的想法。

本文最初由今日宇宙.閱讀原文.

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