哈勃捕获最早星系 清除宇宙迷雾

天文学家利用 NASA 的哈勃空间望远镜，探测到来自大爆炸后仅14亿年的星系的紫外光——这一发现曾被认为不可能。研究成果发表在《天体物理学杂志》上，为早期星系如何将不透明的宇宙转变为今天透明的宇宙提供了最清晰的画面。

独一无二的星系

编号为 MXDFz4.4 的星系是目前已知最早的电离光子源。电离光子是一种高能紫外光，能够剥离氢原子的电子。该星系存在于再电离时代的末期，当时宇宙正从充满中性氢气的浓雾状态转变为清澈的电离状态。

“观测这样的星系曾被认为是不可能的，”第一作者、巴尔的摩空间望远镜科学研究所的博士后伊利亚斯·古瓦尔特斯说。“研究人员预期早期宇宙中充满的‘雾气’或中性氢气会太过稠密，遮挡住我们对电离光线的视线。”

尽管 MXDFz4.4 的大小只有银河系的百分之一左右，但其恒星形成速率却是银河系的10倍。那些年轻的大质量恒星紧密地聚集在一起，研究团队估计其中50%到100%的电离光得以逃逸到周围气体之外。许多短寿命的恒星还会爆炸成为超新星，轰开空洞，让更多光线通过。

哈勃的独特角色，韦伯和VLT辅助

由于紫外光在超过120亿年的宇宙膨胀中拉伸成可见光波长，哈勃的波长覆盖范围和空基分辨率使它成为唯一能够捕捉到这些光线的望远镜。“哈勃提供了唯一能显示该星系电离光子的视图——这些光有能力清除星系内外的‘雾气’，”古瓦尔特斯说。

NASA 的詹姆斯·韦伯空间望远镜和欧洲南方天文台的甚大望远镜提供了辅助数据。韦伯帮助团队分析了星系中较老的恒星群体并测量了其恒星形成历史，而VLT则精确确定了 MXDFz4.4 的存在时间。哈勃和韦伯的结合图像证实，近期恒星形成以爆发形式发生，较年轻的恒星群体负责清除周围的雾气。

逼近再电离时代的起源

在此之前，已知最早发出电离光的星系可追溯到宇宙年龄16亿年时。MXDFz4.4 将这个边界向前推了约2亿年，使研究人员更接近理解再电离时代如何展开。

“哈勃对 MXDFz4.4 的观测让我们能够比以往任何时候都更接近再电离时代来检验我们的假设，”STScI 哈勃副任务主管、论文合著者马克·拉弗尔斯基说。“发现更多星系，特别是在稍晚的宇宙时期、更容易获得更大样本，将有助于我们完善这些测量，并弄清楚是什么在那段时代结束时清除了我们的视野。”