 周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫专栏 周三 · 风月同天 | 周四 · 观测指南 周五 · 深空探测 | 周六 · 茶余星话 | 周日 · 太空探索 作者：Arwen Rimmer 翻译：何永强 校对：牧夫天文校对组 排版：简稚珉 后台：李子琦 原文链接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/webb-telescope-tracks-universes-first-light/   詹姆斯·韦布太空望远镜的新结果发现，来自普通星系的辐射清除了大爆炸留下的原始阴霾，让第一束光照亮了早期宇宙。  图注：位于双鱼座和仙女座之间的区域中有超过 20,000 个星系。研究人员使用韦布望远镜将观测目标锁定在类星体 SDSS J0100+2802 上，这是一个活跃的超大质量黑洞，其作用就像一个灯塔。它位于上图的中心，看起来很小，呈粉红色，有突出的六角星芒。 图源：NASA / ES / CSA / Simon Lilly (ETH Zurich) / Daichi Kashino (Nagoya University) / Jorryt Matthee (ETH Zurich) / Christina Eilers (MIT) / Rob Simcoe (MIT) / Rongmon Bordoloi (NCSU) / Ruari Mackenzie (ETH Zurich) 在宇宙早期，当第一批恒星形成时，星系之间的空间充满了不透明的中性氢雾。但这些黑暗时代并没有持续下去。大爆炸后约 10 亿年，紫外线辐射使恒星之间的空间电离。宇宙变得透明，光子可以在宇宙中自由穿行。 然而直到现在，创造再电离时代的紫外线起源仍然是一个谜。 由来自苏黎世联邦理工学院的 Simon Lilly领导的 EIGER 项目刚刚在《天体物理学报》上发表了三篇系列论文，其中他们观测了已知最亮、最遥远的类星体之一：SDSS J0100+2802，使用了詹姆斯·韦布太空望远镜上的近红外相机以及甚大望远镜、麦哲伦望远镜和凯克望远镜进行地面观测。 类星体中的超大质量黑洞吞噬气体时，会产生明亮的光束，照亮了它与我们之间的气体。因此，天文学家可以通过观测类星体来探测星系周围的气体状态，特别是与再电离相关的遥远星系。 “我们拥有世界上最好的地面望远镜，它们可以完美互补，为我们提供类星体光谱，”Lilly 说，“还有超棒的韦布望远镜，它能够在这个非常有趣的时代获得大量星系的光谱数据。” 第一项研究由名古屋大学的柏野大地领导，报告称在我们与类星体之间的视线范围内检测到了 117 个晚型再电离星系。我们已经知道，在这段时间内，星系之间的空间部分模糊，部分清晰。这项研究将上述星系与透明的空间“气泡”连接起来，光子可以在其中自由传播。我们朝类星体方向的观测得越远（时间越早），星系周围的气泡看起来就越小。 第二项研究由同样在苏黎世联邦理工学院的 Jorryt Matthee领导，该研究一一描述了 117 个相关星系的特征。它们都很小、年轻、混乱，有大量的恒星形成和超新星。所有这些活动产生的辐射足以使星系周围的空间电离，从而使第一束光能够自由传播。  图注：詹姆斯·韦布太空望远镜传回了宇宙仅 9 亿岁时就存在的极其详细的星系图像和光谱。 图源：NASA / ES / CSA / Simon Lilly (ETH Zurich) / Daichi Kashino (Nagoya University) / Jorryt Matthee (ETH Zurich) / Christina Eilers (MIT) / Rob Simcoe (MIT) / Rongmon Bordoloi (NCSU) / Ruari Mackenzie (ETH Zurich) 第三项研究由麻省理工学院的Ann-Christina Eilers领导，重点关注这个类星体本身，它是早期宇宙中已知的最明亮的类星体。他们验证了之前对其质量的测量，并确定它可能没有受到引力透镜的影响，这意味着它确实像看起来一样明亮。（类星体在宇宙早期的巨大质量很难解释，但这是另一个谜。） 在晚型再电离的太空环境中，存在着不透明的雾霾，它挥之不去。然而，光线可以自由照射的区域却在不断增长。那又是什么清理出了这些透明的气泡：明亮的类星体还是普通的星系？  图注：在超过130亿年前的再电离时期，宇宙是一个截然不同的地方。星系之间的气体对高能光线基本不透明，这使得观察年轻的星系变得困难。然而，随着恒星和年轻的星系继续形成和演化，它们开始改变周围的气体。经过几亿年的演化，气体从中性、不透明的状态转变为电离、透明的状态。 图源：NASA / ESA / CSA / Joyce Kang (STScI) 曾经有一段时间，天文学家怀疑类星体完成了所有的工作。然而，加州大学河滨分校的George Becker ，他并未参与这些研究，表示这个想法存在问题。他解释道：“这个类星体非常特别，因为它非常明亮，虽然此时它已经在周围电离出了一个非常大的气泡。但是在那段时期，根本没有足够的类星体来使整个宇宙重新电离。” “我们怀疑恒星形成星系是罪魁祸首，”他补充道，“但目前还不清楚它们是否有足够的电离辐射真正进入了深空。” 天文学家现在已经证明了这种可能性。JWST的相机有一种模式，可以拍摄视野中每个星系的光谱。EIGER 团队使用这种最初用于校准目的的模式，证明了类星体光谱中看到的透明电离气体气泡实际上与JWST看到的恒星形成星系的确切位置有关。这支持了这样一种观点：普通星系完成了清理周围空间的大部分工作。 目前，EIGER项目正在审查来自这个早期时代的其他五个类星体的类似数据。不过，他们并不是唯一的研究者。Becker目前正在领导一个名为“再电离如何结束？”的JWST项目，并总结了他的“竞争对手”的研究成果。 “他们为三个关键问题提供了令人兴奋且重要的见解：宇宙如何再电离，超大质量黑洞如何在早期宇宙中形成，以及第一个星系的特性是什么。这是伟大的工作！” 尽管JWST运行还不到一年，但EIGER 和其他研究小组已经准备好解决宇宙学最大谜团之一。这只是一个开始。  责任编辑：杨欣冉 牧夫新媒体编辑部 『天文湿刻』 牧夫出品 微信公众号：astronomycn  图注：哈勃太空望远镜拍摄的这张图片中，球状星团NGC 6544中的众多恒星闪闪发光。这个紧密相连的星团距离地球超过8000光年，像所有球状星团一样，它是一个由数万颗恒星组成的密集区域。 图源：ESA/Hubble & NASA, W. Lewin, F. R. Ferraro  谢谢阅读 |
