美国宇航局斯皮策太空望远镜的观测显示,早期宇宙中的一些星系比宇宙学家预测的要亮得多。该发现发表在皇家天文学会月刊上,并在预印本服务器arXiv上全文提供,为宇宙早期发展中最难理解的阶段之一提供了线索,称为Reionisation时代。
这一时期始于大爆炸后约30万年,并在70万年后完成。
在此之前,宇宙主要由中性氢气组成,很快就开始凝聚形成第一颗恒星。
这些与宇宙十亿年前开始认真形成的大量恒星非常不同。特别是,它们仅由氢和氦原子组成。
第二代年轻恒星掺入了少量的“重”元素,如碳,氧和氮,但与后来的元素相比仍然非常缺乏元素。
然而,非常早期的恒星在光谱中发射辐射。具有长波长的辐射,例如无线电波和可见光,能够非常容易地穿过充满中性氢原子的巨大星际介质。
然而,较短波长的辐射,例如紫外线,X射线和伽马射线,具有更强的时间,并且被撞击成氢原子。他们用这样的力量做到了这一点,他们剥去了电子原子 - 从而使它们电离。
以某种方式尚未完全理解,这促使宇宙发展成今天的明星,星光熠熠的实体。
对于宇宙学家来说,这个谜团的核心部分之一就是找到一个足够大的光源来产生足够的短波长辐射,以便在相对较短的时间内对整个事物进行电离。
现代恒星不释放大量的电离辐射,因此它们的遥远前因也可能没有。有人提出了类星体,但最终没有人真正知道。
“这是观察宇宙学中最大的开放性问题之一,”来自瑞士日内瓦大学的Stephane De Barros说,他是最新研究的主要作者。
“我们知道它发生了,但是是什么导致了它?这些新发现可能是一个很大的线索。“
有争议的结果来自斯皮策对天空两个区域内135个遥远星系的观测。望远镜对这两个地区进行了200多个小时的拍摄,拍摄了130亿年前发出的光。
然后将结果与哈勃太空望远镜收集的档案数据相结合。
令De Barros及其同事惊讶的是,这些照片显示年轻的明星比预期的要亮得多。亮度并不局限于一个或两个星系 - 这些星系可能被归类为异常 - 但它们都存在于所有星系中。
分析显示,古代星系中充满了年轻的大质量恒星 - 第二代主体主要由氢和氦组成,但含有少量较重的元素。
亮度仅限于两种特定波长的红外光 - 由电离辐射与星系内的氢气和氧气相互作用产生。
研究结果的全部意义尚待确定,有些时候可能不为人所知。然而,它们使宇宙学家更接近于确定宇宙生长中关键阶段的机制。
斯皮策的这些结果肯定是解决宇宙再电离之谜的又一步,“共同作者Pascal Oesch说。
“我们现在知道,这些早期星系的物理条件与今天的典型星系非常不同。詹姆斯·韦伯太空望远镜的工作就是找出原因的详细原因。