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詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)矮星系足以重塑整個(gè)早期宇宙

發(fā)表于 2025-12-01 19:46:46 來(lái)源：骨軟筋酥網(wǎng)

一幅插圖顯示了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡正在研究一組矮星系。詹姆重塑整個(gè)早期（圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局/歐空局/羅伯特·李）
（神秘的斯韋地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（羅伯特·李）：天文學(xué)家利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）和阿爾伯特·愛因斯坦100多年前預(yù)測(cè)的效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，早期宇宙中的伯太鄭州外圍女模特平臺(tái)（外圍模特）外圍女（電話微信180-4582-8235）高端外圍預(yù)約快速安排30分鐘到達(dá)小星系產(chǎn)生了巨大的沖擊力，在不到10億年的空望時(shí)間里塑造了整個(gè)宇宙。
國(guó)際研究小組發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)鏡宇宙這些星系類似于今天存在的發(fā)現(xiàn)矮星系，在宇宙大爆炸后5億至9億年的矮星宇宙演化的關(guān)鍵階段發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。科學(xué)家們說(shuō)，系足這些小星系在新生宇宙中的詹姆重塑整個(gè)早期數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過較大的星系，并補(bǔ)充說(shuō)，斯韋這些領(lǐng)域可能提供了稱為宇宙再電離過程所需的伯太大部分能量。宇宙再電離對(duì)宇宙的空望成長(zhǎng)和發(fā)展至關(guān)重要。
“我們真的遠(yuǎn)鏡宇宙在談?wù)撜麄€(gè)宇宙的全球性轉(zhuǎn)變，”研究第一作者、發(fā)現(xiàn)鄭州外圍女模特平臺(tái)（外圍模特）外圍女（電話微信180-4582-8235）高端外圍預(yù)約快速安排30分鐘到達(dá)巴黎天體物理研究所的矮星天文學(xué)家哈基姆·阿泰克告訴Space.com。“最令人驚訝的是這些微弱的小星系擁有如此強(qiáng)大的能量，它們累積的輻射可以改變整個(gè)宇宙。”
重大變革背后的微小驅(qū)動(dòng)力
在大爆炸發(fā)生約3.8億年前，在一個(gè)被稱為重組時(shí)代的時(shí)期，現(xiàn)在已有138億年歷史的宇宙一直是不透明和黑暗的。這是因?yàn)樵谄渲旅芎统瑹釥顟B(tài)下，自由電子無(wú)休止地圍繞稱為光子的光粒子反彈。
然而，后來(lái)在重組時(shí)期，宇宙已經(jīng)膨脹和冷卻到足以允許電子與質(zhì)子結(jié)合并產(chǎn)生第一批氫原子，這是宇宙中最輕和最簡(jiǎn)單的元素。自由電子的消失意味著光子突然可以自由旅行，因此，宇宙的“黑暗時(shí)代”結(jié)束了。宇宙突然變得對(duì)光透明。這種“第一道光”今天可以以宇宙化石的形式看到，宇宙化石均勻地充滿了宇宙，稱為“宇宙微波背景”或“CMB”。
因?yàn)殡娮雍唾|(zhì)子具有相等但相反的電荷，所以這些最初的原子是電中性的，但它們很快會(huì)經(jīng)歷另一次轉(zhuǎn)變。
4億年后，第一批恒星和星系形成——然后，在再電離時(shí)代，宇宙中的主要元素中性氫轉(zhuǎn)化為帶電粒子。這些粒子被稱為離子。電離是由電子吸收光子并增加其能量，從原子中掙脫出來(lái)引起的。直到現(xiàn)在，科學(xué)家們還不確定這種電離輻射來(lái)自哪里。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)矮星系足以重塑整個(gè)早期宇宙

宇宙的演化伴隨著宇宙黑暗時(shí)代的結(jié)束。(圖片鳴謝:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局)
再電離背后的輻射源嫌疑人包括超大質(zhì)量黑洞，它們以周圍吸積盤的氣體為食——導(dǎo)致這些區(qū)域噴射高能輻射——質(zhì)量超過10億個(gè)太陽(yáng)的大星系和質(zhì)量小于10億個(gè)太陽(yáng)的小星系。
“實(shí)際上，我們已經(jīng)就這個(gè)問題爭(zhēng)論了幾十年，無(wú)論是大質(zhì)量黑洞還是大質(zhì)量星系。甚至還有一些奇特的解釋，比如暗物質(zhì)湮滅產(chǎn)生了電離輻射，”Atek說(shuō)，“最佳候選之一是星系，現(xiàn)在我們已經(jīng)證明小星系的貢獻(xiàn)是巨大的。
“我們沒想到小星系會(huì)如此高效地產(chǎn)生電離輻射。即使對(duì)于正常大小的星系來(lái)說(shuō)，這也比我們預(yù)期的高四倍。”
長(zhǎng)期以來(lái)，確定較小的矮星系是這種電離輻射的主要來(lái)源是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兎浅Ｎ⑷酢?br>“很難獲得這種信息和這些觀測(cè)結(jié)果，但JWST具有紅外光譜能力。事實(shí)上，我們建造JWST的原因之一是為了了解再電離時(shí)代發(fā)生了什么，”阿雷克說(shuō)。
即使有JWST令人印象深刻的紅外觀測(cè)能力，如果沒有阿爾伯特·愛因斯坦的幫助，也不可能發(fā)現(xiàn)這些矮星系——更具體地說(shuō)，如果沒有他1915年的廣義相對(duì)論及其預(yù)測(cè)的光效應(yīng)的幫助。
阿爾伯特·愛因斯坦伸出援手
廣義相對(duì)論認(rèn)為所有有質(zhì)量的物體都會(huì)扭曲時(shí)空結(jié)構(gòu)，事實(shí)上，時(shí)空是一個(gè)名為“時(shí)空”的單一實(shí)體。該理論認(rèn)為，我們對(duì)重力的感知是這種彎曲的結(jié)果。一個(gè)物體的質(zhì)量越大，時(shí)空的曲率就越“極端”。因此，它的引力效應(yīng)越強(qiáng)。
這種曲率不僅會(huì)告訴行星如何在恒星周圍的軌道上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而告訴這些恒星體如何圍繞它們所在星系中心的超大質(zhì)量黑洞運(yùn)行，而且它還會(huì)改變來(lái)自恒星的光的路徑。
來(lái)自背景光源的光在向地球傳播時(shí)可以在前景物體周圍采取不同的路徑，并且該路徑越靠近質(zhì)量大的物體，它就越“彎曲”因此，由于前景或“透鏡”物體的影響，來(lái)自同一物體的光可以在不同的時(shí)間到達(dá)地球。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)矮星系足以重塑整個(gè)早期宇宙

一張圖顯示了來(lái)自背景物體的光如何被前景物體彎曲。（圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局和l .卡爾阿達(dá)）
這種透鏡效應(yīng)可以改變天空中背景物體的位置，或者使背景物體出現(xiàn)在同一張?zhí)炜請(qǐng)D像的多個(gè)位置。其他時(shí)候，來(lái)自背景物體的光被放大，因此該物體在天空中被放大。
這種效應(yīng)被稱為“引力透鏡效應(yīng)”，JWST一直在利用它來(lái)觀察時(shí)間之初的古老星系，這在其他情況下是不可能看到的。
為了觀察新研究的遙遠(yuǎn)和早期矮星系，并分析它們發(fā)出的光，JWST使用了一個(gè)名為Abell 2744的星系團(tuán)作為引力透鏡。“即使對(duì)于JWST星系來(lái)說(shuō)，這些小星系也非常微弱，所以我們需要增加引力透鏡來(lái)放大來(lái)自它們的通量，”Atek說(shuō)。
隨著再電離之謎的潛在解決，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在的目標(biāo)是通過另一個(gè)名為“驚鴻一瞥”的JWST項(xiàng)目將這項(xiàng)研究擴(kuò)展到更大的規(guī)模。研究人員將首先嘗試確認(rèn)這項(xiàng)研究中研究的特定位置代表了宇宙中星系的平均分布。
然后，除了研究再電離過程外，Atek和他的同事們將致力于更好地了解第一批星系的形成，這些星系在120億年的過程中成長(zhǎng)為今天的星系。
“到目前為止，我們實(shí)際上一直在研究大部分明亮的大質(zhì)量星系，但它們?cè)谠缙谟钪嬷胁⒉皇值湫停盇tek總結(jié)道。“因此，如果我們想了解第一個(gè)星系的形成，我們確實(shí)需要了解微小、低質(zhì)量星系的形成。這也是我們?cè)谶@個(gè)即將到來(lái)的計(jì)劃中努力要做的事情。”
該團(tuán)隊(duì)的研究于周三（2月28日）發(fā)表在《自然》雜志上。

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