天文学家在大爆炸之后发现一个巨大的银河照亮了Cosmos

在大爆炸之后大约370,000年，Cosmos经历了一个Cosmos学家将其称为“Cosmos黑暗时代”的时期。

在此期间，Cosmos被热的稠密Plasma所遮盖，该Plasma使所有可见光都被掩盖，使天文学家看不见它。

在接下来的几亿年中，随着第一批恒星币和星系的形成，它们发出的辐射使该Plasma电离，从而使Cosmos透明。

当前最大的Cosmos学奥秘之一是何时开始“Cosmos电离”。 为了找出答案，天文学家一直在更深入地研究Cosmos（以及时光倒流），以发现第一个可见的星系。

得益于伦敦大学学院（UCL）的一组天文学家的新研究，人们发现了一个发光的星系，该星系在130亿年前使银河系中间层电离。

该研究于上周（7月2日）在欧洲天文学会（EAS）年度会议上进行了介绍-由于大流行，今年的会议是虚拟的。

在演讲过程中，罗曼·迈耶（Romain Meyer）（UCL的一名博士学位学生，也是该研究的主要作者）和他的同事分享了他们的发现，这是第130亿年前电离作用已经完成的确凿证据。

Cosmos是根据我们可以通过望远镜发现的东西。 （美国国家航空航天局）

UCL天体物理学小组的博士生Romain Meyer领导了负责这一发现的团队。 UCL研究人员Nicolas Laporte博士，Richard S Ellis教授以及日内瓦大学的Anne Verhamme教授和Thibault Garel博士也加入了他的行列。 他们的发现也是最近提交给《皇家天文学会月报》的论文的主题。

研究Cosmos早期存在的星系对于理解Cosmos的起源及其随后的演化至关重要。

根据我们目前的Cosmos学模型，最初的星系是由聚结的恒星币团簇形成的，而这些星团又是在Cosmos中的第一批恒星币聚集在一起时形成的。

随着时间的流逝，这些星系爆炸出辐射，从而剥夺了星系间Medium（IGM）中电子的中性气体（又称为电离过程）。 天文学家之所以知道这一点，是因为我们有明确的证据，例如Cosmos黑暗时代以及当今Cosmos透明的方式。

但是如何以及何时发生这一切的关键问题仍然未知。 正如迈耶博士通过电子邮件告诉《今日Cosmos》：

“通过观察遥远的星系，我们进入了早期的Cosmos，因为光在到达我们之前已经行进了数十亿年。这真是太棒了，因为我们可以观察数十亿年前的星系，但是它有一些缺点”。

迈耶解释说，对于初学者来说，远处的物体非常微弱，只有使用最强大的地面和空间望远镜才能观察到。

在这个距离上，还存在棘手的红移问题，其中Cosmos的膨胀导致来自遥远星系的光的波长向光谱的红色端延伸。

Galaxy A370p_z1具有每个滤镜的放大功能。 （NASA / ESA / Z.Levay / STSci）

对于拥有数十亿年历史的星系来说，光线已经转移到仅可见的红外点（尤其是迈耶和他的同事正在寻找的紫外线）。

为了更好地了解130亿光年以外的发光星系A370p_z1，研究小组咨询了使用哈勃边疆场计划的数据-天文学家仍在对其进行分析。

哈勃望远镜的数据表明该星系非常红移，表明它特别古老。

然后，他们使用超大望远镜（VLT）进行了后续观察，以更好地了解该星系的光谱。 特别是，他们寻找由离子化氢发出的亮线，即莱曼-阿尔法线。 迈耶说：

“最大的惊喜是发现这条线位于9480埃，是一条双线。这在早期星系中极为罕见，这只是我们所知的第四条拥有双莱曼-阿尔法线的星系在最初的十亿年间，双莱曼-阿尔法线的好处是，您可以用它们来推断非常重要的早期星系：它们将多少比例的高能光子泄漏到星系间Medium中。”

另一个使人惊讶的事实是，A370p_z1似乎正在将其60％至100％的电离光子送入星系间空间，并且可能是使周围的气泡IGM电离的原因。

距离银河系较近的星系通常具有约5％的逃逸率（在少数情况下为50％），但对IGM的观察表明，早期星系的平均逃逸率必须为10％至20％。

这一发现非常重要，因为它可以帮助解决Cosmos学界正在进行的辩论。

到目前为止，何时以及如何进行电离的问题产生了两种可能的情况。

在其中一个中，有许多微弱的星系，它们泄漏了大约10％的高能光子。 另一方面，它是发光星系的“寡头”，其逃逸光子的比例更大（50％或更多）。

无论哪种情况，迄今为止的证据表明，第一个星系与今天的星系有很大的不同。

迈耶说：“发现一个逃逸率接近100％的星系真的很好，因为它证实了天体物理学家的怀疑：早期的星系与当今的物体有很大的不同，并且可以更有效地泄漏高能光子。”

研究雷曼-阿尔法系的电离时代的星系总是很困难，因为它们被吸收该特征氢Atom的中性气体包围着。

但是，我们现在有充分的证据表明，在大爆炸之后的8亿年里，电离作用已经完成，并且有可能是一些发光的星系所致。

如果Meyer和他的同事所观察到的是电离时代星系的典型特征，那么我们可以假定电离是由一小群星系引起的，这些星系在它们周围产生了大的电离气体气泡，这些气泡生长并重叠。

正如Meyer解释的那样，这一发现可能为创建新的Cosmos学模型指明了道路，该模型可以准确地预测早期Cosmos发生重大变化的方式和时间：

这一发现证实了早期星系在泄漏电离光子方面可能非常有效，这是我们对“Cosmos电离”的理解的重要假设-130亿年前星际Medium从中性转变为电离的时代（例如，电子被被这些高能光子剥离掉氢Atom）。

迈耶认为，需要找到更多类似A370p_z1的物体，以便天文学家可以确定早期星系的平均逃逸率。

同时，下一步将是确定这些早期星系为何如此有效地泄漏高能光子。

已经提出了几种方案，更好地了解早期的Cosmos将允许天文学家对其进行测试。

正如迈耶（Meyer）肯定会指出的那样，其中很大一部分将取决于下一代望远镜，这些望远镜将很快进入太空。 其中最著名的是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），该望远镜（经过多次延误）仍计划在明年某个时候发射。

这对此类研究具有另一个意义，那就是它们将如何帮助詹姆斯·韦伯团队决定研究哪些Cosmos学奥秘。

Cosmos的时间表。 Neutrino发射时会影响CMB。 （NASA / JPL-Caltech / A.Kashlinsky / GSFC）

迈耶说：“有了詹姆士·韦伯太空望远镜，我们将在红外线中对这个目标进行更深的跟进，以接近最初在光中发射的东西。”

“这将使我们对早期星系中起作用的物理机制有更深入的了解。JWST的任务受到时间的限制，这就是为什么现在发现这些极端物体如此重要的原因：通过了解在最初的数十亿年中哪些物体是特殊的或极端的我们的Cosmos，我们将知道JWST最终启动时该怎么看”

对于天文学家，天体物理学家，系外行星猎人，SETI研究人员和Cosmos学家而言，激动人心的时代即将来临。 很难知道谁应该最兴奋，但是有些事情告诉我，这就像问父母他们最爱哪个孩子。 不可避免地，答案总是“所有人”

本文最初由《今日Cosmos》发表。 阅读原始文章。