Jades-GS-Z13-1的Lyman-Apha Light花費了近134.7億年的時間才能到達我們,因為大爆炸後僅需3.3億年。
此圖顯示了Jades-GS-Z13-1(中間的紅點),作為Jades程序的一部分,用Webb的近紅外攝像頭(Nircam)成像。圖片來源:NASA / ESA / CSA / WEBB / STSCI / JADES合作 / Brant Robertson,UC Santa Cruz / Ben Johnson,CFA / CFA / Sandro Tacchella,Cambridge / Phill Cargile,CFA / J. Witstok,P。 Jakobsen&A。 Pagan&A。 Pagan&A。 Pagan&A。 Pagan,Stsci / M. Zamani,Esa&Webb,Esa&Webb。
NASA/ESA/CSA James Webb太空望遠鏡的一個關鍵科學目標是比以往任何時候都更加了解我們宇宙遙遠的過去,當時第一個星系在大爆炸之後形成。
這種搜索已經產生了創紀錄的星系,可以觀察到JWST Advanced Deep Deep Altagalactic調查(JADES)等計劃。
韋伯對紅外光的非凡敏感性也開闢了全新的研究途徑,即何時以及如何形成這些星系,及其對宇宙黎明時代的影響。
研究這些早期星系之一的天文學家現在已經在其光譜中發現了一個發現,這挑戰了我們對宇宙早期歷史的既定理解。
Jades-GS-Z13-1(簡稱GS-Z13-1)是在Webb的Nircam(近紅外攝像機)作為Jades計劃的一部分中拍攝的。
劍橋大學和倫敦大學和同事的Roberto Maiolino博士在不同的紅外過濾器中使用了Galaxy的亮度來估算其紅移,該紅移根據其在擴張空間的旅程中延伸的方式根據其光線延伸,從而衡量了銀河與地球的距離。
NiRcam成像得出的初始紅移估計值為12.9。為了確認其極端的紅移,天文學家隨後使用Webb的近紅外光譜儀(NIRSPEC)儀器觀察了銀河系。
在最終的頻譜中,紅移確認為13.0。這相當於大爆炸後僅3.3億年的星系,這是宇宙目前138億年的一小部分。
但是意外的特徵也很突出:一種特定的,明顯的明亮波長,被識別為氫原子輻射的萊曼 - α發射。
在宇宙發展的早期階段,這種排放遠遠超過天文學家認為的強大。
Maiolino博士說:“早期的宇宙被沐浴在中性氫的濃霧中。”
“大部分的陰霾是在一個稱為Revionization的過程中解除的,該過程在大爆炸後約十億年完成。”
“當宇宙只有3.3億年的歷史時,就可以看到GS-Z13-1,但它顯示出一個令人驚訝的清晰,明顯的萊曼 - 阿爾法排放簽名,只有一旦周圍的霧完全解除,才能看到。”
“這一結果是早期星系形成的理論完全出乎意料的,並使天文學家感到驚訝。”
“在電源時期和期間,星系周圍的大量中性氫霧量阻斷了它們發出的任何能量的紫外線,就像彩色玻璃的過濾效果一樣。”
“直到足夠的恆星形成並能夠使氫氣電離為止,沒有這樣的光(包括Lyman-Alpha發射)可以逃離這些剛起步的星係到達地球。”
“因此,從這個星系中確認Lyman-Alpha輻射對我們對早期宇宙的理解具有很大的影響。”
亞利桑那大學天文學家凱文·海恩林(Kevin Hainline)博士說:“鑑於我們對宇宙的發展方式,我們真的不應該找到這樣的銀河系。”
“我們可以想到早期的宇宙,籠罩著濃霧,這將使甚至很難找到強大的燈塔窺視,但是在這裡,我們看到這個星系中的光束刺穿了面紗。”
“這條引人入勝的排放線在宇宙如何和何時啟動宇宙都有巨大的影響。”
該銀河系中GS-Z13-1的Lyman-Alpha輻射的來源尚不清楚,但它可能包括最早一代恆星從宇宙中形成的第一批光。
劍橋大學兼哥倫比亞大學的天文學家喬里斯·維特斯托克(Joris Witstok)博士說:“圍繞該星系的電離氫氣的大氣泡可能是由眾多恆星群創造的,這比後來的恆星形成的恆星更大,更熱,更發光,並且可能代表了第一代恆星的代表。”
“由第一個超級質量黑洞之一驅動的強大的活躍銀河核(AGN)是我們團隊確定的另一種可能性。”
團隊的發現發表在3月26日的《雜誌》上發表自然。
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J. Knowstok等。 2025年。在Redshift 13見證了通過Lyman-α發射的回離開始。自然639,897-901;二:10.1038/s41586-025-08779-5