Jades-GS-Z13-1的Lyman-Apha Light花费了近134.7亿年的时间才能到达我们,因为大爆炸后仅需3.3亿年。
此图显示了Jades-GS-Z13-1(中间的红点),作为Jades程序的一部分,用Webb的近红外摄像头(Nircam)成像。图片来源: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太空望远镜的一个关键科学目标是比以往任何时候都更加了解我们宇宙遥远的过去,当时第一个星系在大爆炸之后形成。
这种搜索已经产生了创纪录的星系,可以观察到JWST Advanced Deep Deep Altagalactic调查(JADES)等计划。
韦伯对红外光的非凡敏感性也开辟了全新的研究途径,即何时以及如何形成这些星系,及其对宇宙黎明时代的影响。
研究这些早期星系之一的天文学家现在已经在其光谱中发现了一个发现,这挑战了我们对宇宙早期历史的既定理解。
Jades-GS-Z13-1(简称GS-Z13-1)是在Webb的Nircam(近红外摄像机)作为Jades计划的一部分中拍摄的。
剑桥大学和伦敦大学和同事的Roberto Maiolino博士在不同的红外过滤器中使用了Galaxy的亮度来估算其红移,该红移根据其在扩张空间的旅程中延伸的方式根据其光线延伸,从而衡量了银河与地球的距离。
NiRcam成像得出的初始红移估计值为12.9。为了确认其极端的红移,天文学家随后使用Webb的近红外光谱仪(NIRSPEC)仪器观察了银河系。
在最终的频谱中,红移确认为13.0。这相当于大爆炸后仅3.3亿年的星系,这是宇宙目前138亿年的一小部分。
但是意外的特征也很突出:一种特定的,明显的明亮波长,被识别为氢原子辐射的莱曼 - α发射。
在宇宙发展的早期阶段,这种排放远远超过天文学家认为的强大。
Maiolino博士说:“早期的宇宙被沐浴在中性氢的浓雾中。”
“大部分的阴霾是在一个称为Revionization的过程中解除的,该过程在大爆炸后约十亿年完成。”
“当宇宙只有3.3亿年的历史时,就可以看到GS-Z13-1,但它显示出一个令人惊讶的清晰,明显的莱曼 - 阿尔法排放签名,只有一旦周围的雾完全解除,才能看到。”
“这一结果是早期星系形成的理论完全出乎意料的,并使天文学家感到惊讶。”
“在电源时期和期间,星系周围的大量中性氢雾量阻断了它们发出的任何能量的紫外线,就像彩色玻璃的过滤效果一样。”
“直到足够的恒星形成并能够使氢气电离为止,没有这样的光(包括Lyman-Alpha发射)可以逃离这些刚起步的星系到达地球。”
“因此,从这个星系中确认Lyman-Alpha辐射对我们对早期宇宙的理解具有很大的影响。”
亚利桑那大学天文学家凯文·海恩林(Kevin Hainline)博士说:“鉴于我们对宇宙的发展方式,我们真的不应该找到这样的银河系。”
“我们可以想到早期的宇宙,笼罩着浓雾,这将使甚至很难找到强大的灯塔窥视,但是在这里,我们看到这个星系中的光束刺穿了面纱。”
“这条引人入胜的排放线在宇宙如何和何时启动宇宙都有巨大的影响。”
该银河系中GS-Z13-1的Lyman-Alpha辐射的来源尚不清楚,但它可能包括最早一代恒星从宇宙中形成的第一批光。
剑桥大学兼哥伦比亚大学的天文学家乔里斯·维特斯托克(Joris Witstok)博士说:“围绕该星系的电离氢气的大气泡可能是由众多恒星群创造的,这比后来的恒星形成的恒星更大,更热,更发光,并且可能代表了第一代恒星的代表。”
“由第一个超级质量黑洞之一驱动的强大的活跃银河核(AGN)是我们团队确定的另一种可能性。”
团队的发现发表在3月26日的《杂志》上发表自然。
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J. Knowstok等。 2025年。在Redshift 13见证了通过Lyman-α发射的回离开始。自然639,897-901;二:10.1038/s41586-025-08779-5