本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
如果你在晚上阅读这篇文章,请看看外面。即使在城市里,如果不是太阴天,你的眼睛也看得清,你也能看到一些星星。如果你幸运的话,从你的窗户或花园看到的景色将包括许多星星。无论如何,你都将看到浩瀚的黑色太空,以及在到达你的眼睛之前已经传播了数百万年的点点星光。
这仅仅是因为早期宇宙中发生的一些事情才成为可能。大爆炸后不久,宇宙迅速充满了主要由氢和氦组成的发光等离子体。随着宇宙的膨胀和冷却,原子核和电子结合形成了浓密的 нейтральный 气体雾。在这一点上,光子——光粒子——被释放出来,成为了天文学家今天正在研究的宇宙微波背景辐射。但我们对此不感兴趣。是光子留下的不透明雾阻碍了我们看到星星。当然,它并没有阻碍,因为它已经不存在了——那么它去哪儿了呢?
再电离是使宇宙摆脱宇宙黑暗时代并进入光明的过程的名称。总的来说,黑暗时代持续了大约五亿年。它们是由第一批星系的形成而结束的。
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天文学家认为,恒星形成星系是最有可能的嫌疑对象,它们是清除宇宙尘埃(或者用更专业的术语来说,将主要由氢组成的 нейтральный 星系际介质转变为今天带电的等离子体)所需的辐射源。然而,直到现在,天文学家还不确定辐射是如何从产生它的恒星形成星系中逃逸出来的。
天文学家认为宇宙再电离所需的辐射源是星暴星系。毫不奇怪,这是因为它们经历了剧烈的恒星形成爆发。星暴星系在今天很罕见,但天文学家认为它们在早期宇宙中更为常见。特别是,一个星暴星系 NGC 5253——一个宇宙学上来说不太远的矮星暴星系——一直在帮助天文学家调查早期宇宙所需的辐射究竟是如何逃逸出来的。
NGC 5253 刚刚经历了一次恒星形成事件,产生了巨大的年轻大质量恒星团。大质量恒星可以产生穿过星系向外扩张的风。当风吹过时,它会清除恒星产生的辐射路径上的任何障碍,使其能够沿着相同的路径从星系中倾泻而出。
紫外线是正在研究的辐射,因此密歇根大学的研究生 乔丹·扎斯特罗 和她的同事寻找来自 NGC 5253 的紫外线迹象。他们没有寻找光本身,而是寻找光与星系附近其他气体的相互作用。
在上周发表在《天体物理学杂志快报》上的一篇论文中,扎斯特罗和她的同事描述了结果,结果表明紫外线正以狭窄的锥形从星系中发出,并使星际介质中的气体在经过时蒸发。像这样的喷发可能是再电离的开端。
扎斯特罗和她的同事无法完全排除活动星系核作为辐射源。天文学家认为,活动星系核是由质量吸积到星系中心的超大质量黑洞上引起的。活动星系核有时会喷射辐射,这可能看起来很像扎斯特罗和她的同事在 NGC 5253 周围看到的情况。但扎斯特罗认为,在这种情况下,大质量恒星更有可能导致喷发。
辐射以狭窄的锥形从星暴星系中逃逸出来非常重要,因为这意味着,除非它以正确的方式定向,否则我们将无法判断星暴星系是否正在发射紫外线。除了解释为什么我们以前没有看到这种现象之外,这可能意味着 NGC 5253 可能是唯一可以教会我们再电离是如何开始的附近星暴星系。
参考文献
乔丹·扎斯特罗、M. S. 奥伊、西尔万·维勒克斯、迈克尔·麦克唐纳和克里斯托·L·马丁 (2011)。矮星暴星系 NGC 5253 中的电离锥 《天体物理学杂志快报》 arXiv:1109.6360v1