起初，有光——大爆炸的燦爛光芒穿透了質子、中子和電子的海洋。但是，隨著宇宙的膨脹和冷卻，電子與質子結合，形成了中性氫原子，並且隨著宇宙進一步冷卻，光線變得昏暗。然而，最終，某種東西將電子從質子上撕裂，從而使宇宙重新電離。自那以後，空間一直處於電離狀態——正離子和電子的等離子體。現在，即將發表的一篇論文提出了一個令人驚訝的原因：從星系誕生地丟擲的逃逸恆星。
“再電離是宇宙歷史上主要的災難性事件之一，”加州大學聖克魯茲分校的天文學家查理·康羅伊說。然而，由於再電離發生在很久以前，即使是最強大的望遠鏡也難以探測這個遙遠的時代。對最遙遠的類星體以及大爆炸餘輝的觀測表明，再電離發生在紅移 6 到 12 之間，這是一個天文距離的度量，對應於宇宙只有 3.8 億到 9.6 億年的時期。但是，究竟是什麼導致了這場偉大的轉變仍然是一個謎。
罪魁禍首一定是某種熾熱的東西，因為只有熾熱的物體才會發出極紫外光，其波長小於 912 埃或 91.2 奈米（一奈米是十億分之一米），其光子能量如此之高，以至於可以將電子從質子上剝離。類星體曾經似乎是一個合理的選擇，因為它們熾熱明亮並且存在於很久以前。但是天文學家未能找到足夠多遙遠距離的類星體來完成這項工作。
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因此，焦點轉向了熾熱的恆星。問題是，這些恆星可能生活在充滿中性氫氣的星系中——中性氫氣會吸收極紫外光。
“在當今星系中產生的電離光子中，只有大約百分之一的光子實際上離開了星系，”康羅伊說。“這些電離光子在星系中被浪費了。”
現在，在即將於 8 月 20 日出版的《天體物理學雜誌》上發表的工作中，康羅伊和哈佛-史密森天體物理中心的凱特琳·克拉特提出瞭解決這個難題的方案。他們說，熾熱的恆星逃逸者——從它們的育兒所射出的恆星——可能使早期宇宙再電離。
質量最大的恆星——超過太陽質量的 16 倍——非常熾熱，以至於天文學家將其歸類為 O 型光譜。這些 O 型恆星發出藍光，並且大部分輻射都在紫外波長下發射，然後在出生後僅僅幾百萬年就爆炸。在我們自己的星系銀河系中，大約 30% 的恆星是逃逸恆星。一個肉眼可見的著名例子是 Mu Columbae 星，它正在逃離獵戶座的誕生地，現在位於另一個星座中。
當一顆圍繞另一顆恆星執行的恆星爆炸時，逃逸恆星可以逃脫，以高速釋放其伴侶。逃逸者也出現在星團中，星團中恆星之間的引力相互作用會將一些成員拋離出去。
我們的星系非常巨大，其盤面橫跨超過 100,000 光年，逃逸的 O 型恆星在其短暫的生命中不會逃脫。然而，在早期宇宙中，星系要小得多。在再電離時期，它們可能只有幾百光年寬。“如果一顆恆星以高速執行，它實際上可以離開母星系，”克拉特說。然後，恆星的極紫外光照射到星系之外的空間。結果，康羅伊說，“這些恆星可能是宇宙再電離中非常重要的角色。”
加州大學河濱分校的布萊恩·西納說：“逃逸恆星可以為電離輻射做出重大貢獻，這似乎是一個可行的假設。”“但問題是：它們是主導因素嗎？” 西納說，超新星爆炸可能在第一個星系的氣體中打出孔洞，產生類似瑞士乳酪的結構，從而使熾熱恆星的極紫外輻射從星系中滲出，從而避免了對逃逸恆星的需求。
康羅伊和克拉特提出了一個測試他們想法的方法。天文學家看不到與再電離時期對應的遙遠距離的單個恆星。但是，如果熾熱的恆星逃離了第一個星系，那麼星系本身在發射紫外光的波長處看起來應該比在較長波長處更大，因為熾熱的、紫外線明亮的逃逸恆星已經逃離了它們的家園。即使是哈勃太空望遠鏡，看到如此遙遠的星系也是一項艱鉅的任務，但是康羅伊和克拉特說，計劃在未來建造的 30 米地面望遠鏡應該能夠找到它們，從而為宇宙的遠古變遷提供新的線索。