韋布發現大爆炸后3.3億年宇宙再電離早期跡象

丹麥科學家通過詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）檢測到了已知最早的處于再電離過程中的星系之一。該發現將宇宙再電離（早期宇宙發生的重要轉變）的發生時間推至大爆炸之后至少3.3億年。相關研究3月27日發表于《自然》。

在極熱的宇宙大爆炸后，宇宙逐漸冷卻，直至自由質子和電子結合為中性（無電荷）氣體，其中大部分為氫和氦，這段時期有時被稱為宇宙黑暗時代。

第一批星系點亮了宇宙。尤其是，特定紫外波長的光子（即所謂萊曼連續區）被中性氫吸收，而較短波長的光子則會將氣體再電離，使宇宙對萊曼光子變得透明，并使之能穿透到地球。這一時間被稱為宇宙再電離，其發生時間尚不確定。

JWST的近期觀察發現了在宇宙年齡不到3億年時就產生紫外輻射的明亮星系，但缺乏關于再電離的直接證據。

哥本哈根大學玻爾研究所的Joris Witstok 和同事報告稱， JWST觀測到宇宙大爆炸后僅3.3億年，一個星系（被命名為JADES-GS-z13-1-LA）就出現了再電離信號。

這一明亮發射被認定為Lyman-α，是中性氫從激發狀態轉變為基態的信號。這意味著這個星系產生了足夠的紫外光子來激發中性氫，而且在它與地球之間幾乎沒有中性氫，來重新吸收氫回到穩定、最低能量狀態時釋放的Lyman-α光子。

研究者指出，這一再電離的可能來源要么是大質量熱恒星，要么是超大質量黑洞。他們總結說，這些發現為了解最早星系的性質帶來了新見解，有助于縮小宇宙再電離的開始和時間線范圍。