本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
如果你在晚上閱讀這篇文章,請看看外面。即使在城市裡,如果不是太陰天,你的眼睛也看得清,你也能看到一些星星。如果你幸運的話,從你的窗戶或花園看到的景色將包括許多星星。無論如何,你都將看到浩瀚的黑色太空,以及在到達你的眼睛之前已經傳播了數百萬年的點點星光。
這僅僅是因為早期宇宙中發生的一些事情才成為可能。大爆炸後不久,宇宙迅速充滿了主要由氫和氦組成的發光等離子體。隨著宇宙的膨脹和冷卻,原子核和電子結合形成了濃密的 нейтральный 氣體霧。在這一點上,光子——光粒子——被釋放出來,成為了天文學家今天正在研究的宇宙微波背景輻射。但我們對此不感興趣。是光子留下的不透明霧阻礙了我們看到星星。當然,它並沒有阻礙,因為它已經不存在了——那麼它去哪兒了呢?
再電離是使宇宙擺脫宇宙黑暗時代並進入光明的過程的名稱。總的來說,黑暗時代持續了大約五億年。它們是由第一批星系的形成而結束的。
關於支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
天文學家認為,恆星形成星系是最有可能的嫌疑物件,它們是清除宇宙塵埃(或者用更專業的術語來說,將主要由氫組成的 нейтральный 星系際介質轉變為今天帶電的等離子體)所需的輻射源。然而,直到現在,天文學家還不確定輻射是如何從產生它的恆星形成星系中逃逸出來的。
天文學家認為宇宙再電離所需的輻射源是星暴星系。毫不奇怪,這是因為它們經歷了劇烈的恆星形成爆發。星暴星系在今天很罕見,但天文學家認為它們在早期宇宙中更為常見。特別是,一個星暴星系 NGC 5253——一個宇宙學上來說不太遠的矮星暴星系——一直在幫助天文學家調查早期宇宙所需的輻射究竟是如何逃逸出來的。
NGC 5253 剛剛經歷了一次恆星形成事件,產生了巨大的年輕大質量恆星團。大質量恆星可以產生穿過星系向外擴張的風。當風吹過時,它會清除恆星產生的輻射路徑上的任何障礙,使其能夠沿著相同的路徑從星系中傾瀉而出。
紫外線是正在研究的輻射,因此密歇根大學的研究生 喬丹·扎斯特羅 和她的同事尋找來自 NGC 5253 的紫外線跡象。他們沒有尋找光本身,而是尋找光與星系附近其他氣體的相互作用。
在上週發表在《天體物理學雜誌快報》上的一篇論文中,扎斯特羅和她的同事描述了結果,結果表明紫外線正以狹窄的錐形從星系中發出,並使星際介質中的氣體在經過時蒸發。像這樣的噴發可能是再電離的開端。
扎斯特羅和她的同事無法完全排除活動星系核作為輻射源。天文學家認為,活動星系核是由質量吸積到星系中心的超大質量黑洞上引起的。活動星系核有時會噴射輻射,這可能看起來很像扎斯特羅和她的同事在 NGC 5253 周圍看到的情況。但扎斯特羅認為,在這種情況下,大質量恆星更有可能導致噴發。
輻射以狹窄的錐形從星暴星系中逃逸出來非常重要,因為這意味著,除非它以正確的方式定向,否則我們將無法判斷星暴星系是否正在發射紫外線。除了解釋為什麼我們以前沒有看到這種現象之外,這可能意味著 NGC 5253 可能是唯一可以教會我們再電離是如何開始的附近星暴星系。
參考文獻
喬丹·扎斯特羅、M. S. 奧伊、西爾萬·維勒克斯、邁克爾·麥克唐納和克里斯托·L·馬丁 (2011)。矮星暴星系 NGC 5253 中的電離錐 《天體物理學雜誌快報》 arXiv:1109.6360v1