(NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/ I.Labbe)
宇宙最初并不像我们今天看到的那样闪烁着光芒。 在最初的五亿年左右的时间里，这是一片浑浊、充满中性氢的黑暗。 然后，有什么东西开始用辐射激发氢，将其电离——瞧，就有了光。
我们不知道最终是什么导致了第一束紫外线的照射。 但美国宇航局斯皮策红外太空望远镜的新观测结果刚刚给了我们一个非常重要的线索。 在早期宇宙的深处，它发现了比预期更明亮的奇怪星系。
拼凑出早期的岁月是相当困难的，但时间线再电离时代众所周知，已经相当成熟。
就在之后在宇宙尺度上，宇宙是一种黑暗、炽热的“原始汤”，正在迅速膨胀。
随着宇宙的膨胀，它冷却，导致质子和中子开始结合成电离的氢原子。 大约24万-30万年大爆炸后，这些氢原子吸引电子，合并成中性氢。
但直到重力开始将第一批恒星和星系聚集在这个充满氢的黑暗空间中，星光才出现，此时紫外线、伽马射线和 X 射线开始与中性氢碰撞，剥夺其电子并将其电离。 。
大爆炸后 10 亿年，宇宙变得透明且闪闪发光。
但如何呢？ 考虑到此时宇宙中所有的中性氢，需要大量的辐射才能产生光，而且目前还不清楚可能存在足够丰富的物质来产生这种辐射。 新生明星就足够了吗？ 发光星系？尚未发现的类星体，或三者的组合？
“这是观测宇宙学中最大的悬而未决的问题之一，”天文学家斯蒂芬·德巴罗斯说日内瓦大学的。 “我们知道它发生了，但是什么导致了它？这些新发现可能是一个重要线索。”
在一次试图寻找答案的特殊观测中，斯皮策花了数百个小时盯着夜空的两个不同区域。 在距离我们超过 130 亿光年（大爆炸后仅 7.3 亿年）的地方，它观察到了 135 个星系，这些星系与距我们较近的星系非常不同。
(NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/I.Labbe)
多于：天空的深场视图显示出微弱、遥远的星系，被红色圆圈包围。 插图显示了在长时间观测期间从微弱星系收集的光。
正如对早期宇宙星系的预期，它们的重元素非常贫乏，在爆炸过程中锻造因此，直到几代恒星生存和死亡之后，它们才大量存在。
相反，这些星系主要由年轻、炽热的大质量恒星组成，这些恒星主要由氢和氦组成——尽管较重元素的痕迹表明它们不是宇宙的第一代恒星。
这些星系在电离辐射与氢气和氧气之间相互作用产生的两个红外波长中特别明亮。 这些星系可能对再电离时代做出了贡献。
“十多年来，我们一直在与哈勃和斯皮策一起研究一些已知最早和最遥远的星系，”加州大学圣克鲁斯分校的天文学家加思·伊林沃斯说。
“我们最新的斯皮策结果揭示了这些早期星系与后来的星系有多么不同，并将我们的样本确定为关键组，以提供关于星系如何如此有效地重新电离宇宙的见解。”
当然，其他因素——单个恒星、极其明亮的类星体——也可能有所贡献。 再电离时代不仅仅是一个单一的事件，然后轰隆隆，光就出现了； 这更像是幕布慢慢升起，这个过程持续了数亿年。 因此，很可能涉及不止一个因素。
斯皮策太空望远镜于 2003 年发射，在红外天文学领域取得了惊人的进步。 美国宇航局的下一个红外望远镜，世界第一，目前正在开发中，计划于 2025 年某个时候发布。
它的核心任务之一绝对是尝试进一步阐明再电离时代，因为许多早期宇宙星系的红外波长最强。 但是詹姆斯·韦伯太空望远镜哈勃的继任者也将对此进行尝试。
“斯皮策的这些结果无疑是解决宇宙再电离之谜的又一步，”日内瓦大学天文学家帕斯卡·厄施说。
“我们现在知道，这些早期星系的物理条件与今天的典型星系有很大不同。詹姆斯·韦伯太空望远镜的工作就是找出其中的详细原因。”
该研究发表在英国皇家天文学会每月通知。
