擁有可以越來越遠地觀察過去的望遠鏡的偉大之處在於我們對那裡所看到的東西感到驚訝。
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借助紅外線，我們希望更多地了解星系的形成，並解開超大質量黑洞如何變得如此之大的謎團。但當我們進一步回顧過去時，我們還是感到有些驚訝。
位於附近的 JADES-GS-z13-1 星係就解開了這樣一個謎團。來自我們。該星系的紅移為 13.0，這是衡量星系的光線因宇宙膨脹而被拉伸的程度的指標。一個13 意味著來自銀河系的光從大爆炸後約 3.3 億年就開始向我們傳播。
我們觀察到了一些更古老的星系，但這個星系特別奇怪。讓它如此奇怪的是它的光譜，它顯示出萊曼α（氫發射線）的一個大尖峰。雖然恆星是由氫組成的——所以這可能看起來不太奇怪——但這是一條我們沒想到會在宇宙早期看到的發射線。
“早期宇宙沐浴在中性氫的濃霧中，”來自劍橋大學和倫敦大學學院的團隊成員羅伯托·麥奧利諾（Roberto Maiolino）在一份報告中解釋道。陳述。 “大部分霧霾在稱為再電離的過程中被消散，該過程在大爆炸後約 10 億年完成。GS-z13-1 在宇宙只有 3.3 億年的年齡時就被看到了，但它顯示出令人驚訝的清晰、明顯的萊曼 α 發射特徵，只有在周圍的霧氣完全消散後才能看到。這一結果是早期星系形成理論完全意想不到的，讓天文學家感到驚訝。”
在再電離之前，當形成足夠多的恆星來再電離氫氣時，宇宙學家認為，宇宙存在一個“黑暗時代”，當時宇宙充滿了厚厚的中性氫“霧”，隨著恆星和星系的形成，霧逐漸消散。到紅移 6 時，大約127.16億年在過去，天文學家相信這個過程已經完成。但在此之前，紫外線應該越來越難以看到，因為它會被越來越多的失去電子的氫所遮蔽。
然而，這裡的 JADES-GS-z13-1 挑戰了我們最好的宇宙模型。
亞利桑那大學的團隊成員凱文·海恩萊恩補充道：“鑑於我們對宇宙演化方式的了解，我們真的不應該發現這樣的星系。” “我們可以認為早期的宇宙籠罩著一層濃霧，這使得我們很難找到哪怕是強大的燈塔，但在這裡我們看到了來自這個星系的光束刺穿了面紗。這條迷人的發射線對宇宙如何以及何時重新電離產生了巨大的影響。”
海恩萊恩補充道：“大家看到 REDSHIFT 13 的隊伍真是瘋了。”在X上當論文的預印本首次發佈時。 “這太令人震驚了，當我們在 JADES 數據中看到它時，我們幾乎把焦點從我們對 JADES-GS-z14-0 的確認上轉移開，因為它是如此前所未有。這束光是如何穿過不透明的宇宙到達我們身邊的？”
不幸的是，我們無法解釋為什麼這個星系的氫發射線在宇宙的早期就可見。修正牛頓動力學 (MOND) 預測再電離會更早發生比標準模型顯示的要好，但現在提出新的物理學還為時過早，該團隊表示，吸積的超大質量黑洞和相關的電離錐可能為廣泛的萊曼-阿爾法線提供另一種解釋，以及其他可能性。
劍橋大學的喬里斯·維斯托克補充道：“這個星系周圍的巨大電離氫氣泡可能是由一群特殊的恆星產生的——比後來形成的恆星質量更大、更熱、更亮，可能是第一代恆星的代表。”
目前，我們還需等待後續的進一步觀察以獲得更多關於這裡發生的事情的線索。
該研究發表於自然。
