詹姆斯·韦伯太空望远镜发现矮星系足以重塑整个早期宇宙_幕后花絮一览最新消息 在一个被称为重组时代的时期

一幅插图显示了詹姆斯·韦伯太空望远镜正探究一组矮星系。（图片来源:uux.cn/美国全国航空航天局/欧空局/罗伯特·李）
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：天文学家运用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和阿尔伯特·爱因斯坦100多年前预测的效应察觉，早期宇宙中的小星系形成了巨大的冲击力，在不到10亿年的时间里塑造了全部宇宙。
海外探究小组察觉，这些星系相似于今日存在的幕后花絮一览矮星系，在宇宙大爆炸后5亿至9亿年的宇宙演化的核心阶段发挥了至关重大的作用。科学家们说，这些小星系在新生宇宙中的数量也远远超过较大的星系，并补充说，这些领域或许提供了称为宇宙再电离过程所需的大若干能量。宇宙再电离对宇宙的成熟和进展至关重大。
“我们真的在谈论全部宇宙的全球性转变，”探究第一作者、南京网友热议食品安全巴黎天体物理探究所的天文学家哈基姆·阿泰克告诉Space.com。“最令人惊讶的是这些微弱的小星系拥有如此强大的能量，它们累积的辐射可以改变全部宇宙。”
重大变革背后的微小驱动力
在大爆炸发生约3.8亿年前，在一个被称为重组时代的时期，如今已有138亿年历史的宇宙一直是不透明和黑暗的。这是由于在其致密和超热状态下，自由电子无休止地围绕称为光子的光粒子反弹。
但是，后来在重组时期，宇宙已然膨胀和冷却到足以允许电子与质子结合并形成第一批氢原子，这是宇宙中最轻和最简易的元素。自由电子的医保改革评论消失意味着光子忽然可以自由旅行，所以，宇宙的“黑暗时代”落幕了。宇宙忽然变得对光透明。这种“第一道光”今日可以以宇宙化石的形式目睹，宇宙化石均匀地充满了宇宙，称为“宇宙微波背景”或“CMB”。
由于电子和质子具有相等但相反的电荷，所以这些最初的原子是电中性的，但它们不久会历程另一次转变。
4亿年后，第一批恒星和星系形成——然后，在再电离时代，宇宙中的刚刚今日系统更新，话题持续发酵首要元素中性氢转化为带电粒子。这些粒子被称为离子。电离是由电子吸收光子并增多其能量，从原子中挣脱出来引发的。直到如今，科学家们还不确定这种电离辐射来自哪里。

宇宙的演化伴随着宇宙黑暗时代的落幕。(图片鸣谢:uux.cn/美国全国航空航天局)
再电离背后的辐射源嫌疑人含有超大品质黑洞，它们以周围吸积盘的气体为食——导致这些区域喷射高能辐射——品质超过10亿个太阳的大星系和品质小于10亿个太阳的小星系。
“实际上，我们已然就这个难题争论了几十年，不管是大品质黑洞还是大品质星系。乃至还有一些奇特的阐释，比如暗物质湮灭形成了电离辐射，”Atek说，“最佳候选之一是星系，如今我们已然证明小星系的贡献是巨大的。
“我们没想到小星系会如此高效地形成电离辐射。即使针对正常大小的星系来说，这也比我们预期的高四倍。”
持久以来，确定较小的矮星系是这种电离辐射的首要来源是一项考验，由于它们相当微弱。
“很难获得这种信息和这些观测结局，但JWST具有红外光谱能力。事实上，我们建造JWST的缘由之一是以便知晓再电离时代发生了什么，”阿雷克说。
即使有JWST令人印象深刻的红外观测能力，假如没有阿尔伯特·爱因斯坦的合作，也不或许察觉这些矮星系——更具体地说，假如没有他1915年的广义相对论及其预测的光效应的合作。
阿尔伯特·爱因斯坦伸出援手
广义相对论觉得所有有品质的物体都会扭曲时空结构，事实上，时空是一个名为“时空”的单一实体。该理论觉得，我们对重力的感知是这种弯曲的结局。一个物体的品质越大，时空的曲率就越“极端”。所以，它的引力效应越强。
这种曲率不只会告诉行星如何在恒星周围的轨道上运动，进而告诉这些恒星体如何围绕它们所在星系中心的超大品质黑洞管理，并且它还会改变来自恒星的光的路径。
来自背景光源的光在向地球研究时可以在前景物体周围采取各异的路径，并且该路径越靠近品质大的物体，它就越“弯曲”所以，由于前景或“透镜”物体的作用，来自同一物体的光可以在各异的时间到达地球。

一张图显示了来自背景物体的光如何被前景物体弯曲。（图片来源:uux.cn/美国全国航空航天局、欧空局和l .卡尔阿达）
这种透镜效应可以改变天空中背景物体的位置，或者使背景物体出如今同一张天空图像的多个位置。其他时候，来自背景物体的光被放大，所以该物体在天空中被放大。
这种效应被称为“引力透镜效应”，JWST一直在运用它来观察时间之初的古老星系，这在其他状况下是不或许目睹的。
以便观察新探究的遥远和早期矮星系，并确认它们发出的光，JWST使用了一个名为Abell 2744的星系团身为引力透镜。“即使针对JWST星系来说，这些小星系也相当微弱，所以我们需要增多引力透镜来放大来自它们的通量，”Atek说。
随着再电离之谜的潜在解决，该团队如今的目标是经由另一个名为“惊鸿一瞥”的JWST项目将这项探究扩展到更大的规模。探究人员将先是使用证实这项探究中探究的特定位置代表了宇宙中星系的平均分布。
然后，除了探究再电离过程外，Atek和他的同仁们将致力于更好地知晓第一批星系的形成，这些星系在120亿年的过程中成熟为今日的星系。
“到当下为止，我们实际上一直在探究大若干明亮的大品质星系，但它们在早期宇宙中并不相当典型，”Atek归纳道。“所以，假如我们想知晓第一个星系的形成，我们的确需要知晓微小、低品质星系的形成。这也是我们在这个快要到来的打算中奋斗要做的事情。”
该团队的探究于周三（2月28日）发表在《自然》杂志上。