早期的宇宙是一个黑暗的地方。它充满了遮光的氢气，除此之外就没有其他东西了。
只有当第一颗恒星开启并开始用紫外线辐射照亮周围环境时，光才开始占据统治地位。这发生在再电离时代。
但在宇宙变得明亮之前，一种特殊而神秘的光穿透了黑暗：莱曼阿尔法发射。
尽管早期宇宙太暗，光线无法穿过占主导地位的不透明气体，但天文学家仍然在再电离时代的灯光出现之前检测到了一些莱曼阿尔法线。
它从哪里来？这是许多人都在思考的一个悬而未决的重要问题。
莱曼-α 发射发生在紫外线范围内，来自氢原子，当它们的电子跃迁到特定的能量状态时。莱曼阿尔法谱线是天文学家所说的莱曼阿尔法森林的一部分。
森林是一系列源自遥远天体中的氢的吸收线。当它们的光穿过具有不同红移的气体云时，它会产生莱曼阿尔法线森林。
一些新研究的作者写道：“为这些早期星系中令人惊讶的莱曼阿尔法发现提供解释是河外研究的一项重大挑战。”
该研究发表于自然天文学并且可能已经找到了答案。它的标题是“解读再电离时代深处的莱曼-α发射。该研究的主要作者是英国剑桥大学卡夫里宇宙学研究所的研究员 Callum Witten。
“之前的观测所提出的最令人费解的问题之一是在极早期宇宙中检测到来自氢原子的光，这些光应该完全被宇宙形成后形成的原始中性气体所阻挡。，”威滕在一份新闻稿中说。
“之前已经提出了许多假设来解释这种‘无法解释’的排放的大逃逸。”
但现在镇上出现了一位新的宇宙学警长：詹姆斯·韦伯太空望远镜。
詹姆斯韦伯太空望远镜的建造具有回溯宇宙早期的能力。这是整个努力的主要驱动力之一。
詹姆斯韦伯太空望远镜能够感知宇宙生命早期第一个星系中恒星释放的光子，这为了解早期宇宙打开了一扇新的窗口，并引导我们找到许多长期存在的问题的答案。 JWST 具有追踪远古光线返回其来源的灵敏度和角分辨率。
“在这里，我们利用詹姆斯·韦伯太空望远镜近红外相机的高分辨率和高灵敏度图像的独特优势来表明，莱曼阿尔法发射器样本中的所有星系都具有>7有亲密的同伴，”研究人员在他们的论文中写道。这是一个具有巨大影响的重要观点。
莱曼-阿尔法发射器 LAE EGSY8p68 的 JWST 图像揭示了比哈勃太空望远镜之前观测到的更多细节。 JWST 的分辨率揭示了 LAE EGSY8p68 中明亮星系周围的一群较小、较暗的星系，而 HST 无法看到这些星系。该区域是一个更加繁忙、拥挤的区域，有大量活跃的恒星形成。
斯坦福大学的研究合著者塞尔吉奥·马丁-阿尔瓦雷斯说：“哈勃只看到了一个大星系，而韦伯看到了一群较小的相互作用星系，这一发现对我们对一些第一批星系意外氢排放的理解产生了巨大影响。”
早期的星系是巨大的恒星产生者，也是莱曼α辐射的丰富来源。大部分排放被充满早期宇宙星系之间空间的原始中性氢阻挡。大多数莱曼-阿尔法发射体（LAE）都是邻近的星系，这告诉我们什么？
这组作者说，它告诉我们，莱曼-α辐射的背后是星系合并及其丰富的恒星形成。星系合并模拟生成了一张模拟 JWST 图像，看起来与相互作用星系的实际 JWST 图像非常相似。
研究中的这个数字有助于解释一些发现。左上图和左下图是 LAE EGSY8p68 的两张图像。上面的一张来自 JWST，下面的一张来自哈勃太空望远镜。更强大的 JWST 揭示了 LAE EGSY8p68 的一些亲密银河伴星。 b 到 e 是来自名为 Azahar 的银河合并模拟的图像。其中两张模拟图像是 JWST 在观察合并时所看到的模拟图像。这两个图像与 a 中的真实 JWST 图像非常相似。 e 中的紫色表示莱曼-α 发射的密度。 （威滕等人，2023）
研究人员使用名为 Azahar 的星系合并和相互作用模拟来测试他们的想法。阿扎哈表明，随着恒星质量的聚集和恒星在这些早期星系中的形成，发生了两件事。
恒星发出莱曼-α辐射，它们在遮光的中性氢中产生了气泡和电离氢通道。气泡和通道允许莱曼α发射通过。
这项研究表明，早期宇宙中的星系合并比我们在 JWST 开始之前看到的要多。
这些合并和相互作用以及它们产生的丰富的恒星形成既产生了莱曼α辐射，又为它们从主宰年轻宇宙的致密、不透明的中性氢中创造了一条路径。
简而言之，年轻宇宙中的高星系合并率是神秘的莱曼阿尔法发射的原因。
研究人员的工作还没有完成。他们正在计划对不同合并阶段的星系进行更详细的观测，以进一步发展他们的想法。
