130亿年前大型星系爆炸光线点亮早期宇宙

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130亿年前大型星系爆炸光线点亮早期宇宙
来源：新浪科技
南极望远镜最近数据显示，宇宙中最早的大型星系的诞生过程是一种爆炸事件，爆炸所发出的光线照亮了早期的宇宙。科学家研究发现，这种爆炸事件比猜想中的爆炸过程要快得多。

南极望远镜记录下宇宙微波背景中的温度起伏变化，用来研究宇宙进化历史的各个阶段，即恒星和星系是何时形成的

75英尺(约合22.86米)高的南极望远镜位于阿蒙森-斯科特南极站中。

据国外媒体报道，南极望远镜最近数据显示，宇宙中最早的大型星系的诞生过程是一种爆炸事件，爆炸所发出的光线照亮了早期的宇宙。科学家研究发现，这种爆炸事件比猜想中的爆炸过程要快得多。

美国加州大学伯克利分校伯克利宇宙物理学中心科学家奥利弗-扎恩等人对南极望远镜的最新数据进行了分析研究，研究结果表明，在大约130亿年前，当时宇宙年龄大约为7.5亿岁时，大型星系在形成过程中显得极为明亮、活跃，爆炸发出的明亮光线完全照亮了宇宙。

南极望远镜的最新数据进一步精确限定了宇宙“再电离时期”的范围，即宇宙最初星系形成的时期。大多数天文学家认为，早期恒星产生于大型气体云中，从而形成了最早的星系。由这些恒星发出的高能光线将星系周围和内部的氢气电离，形成了直径长达数百万光年的“电离化气泡”，在宇宙微波背景辐射中留下了持久的痕迹。这种早期宇宙遗留下来的光线，至今仍然在天空中随处可见。美国加州大学伯克利分校物理学家、伯克利宇宙物理学中心创始人乔治-斯莫特据此绘制宇宙微波背景辐射图，并因此荣获诺贝尔奖。

扎恩介绍说，“我们发现，再电离时期持续时间不超过5亿年，起始时间应该在宇宙至少2.5亿岁时。在这次测量前，科学家们认为再电离时期持续7.5亿年甚至更长时间，而且没有任何证据证明再电离时期究竟从何时开始。”
第一次电离时期发生于宇宙大爆炸时。当时，宇宙中任何事物都是炽热的，所有气体(主要是氢气)因此被电离化。当宇宙大约40万岁时，开始冷却到足以形成中性氢原子。芝加哥大学科学家约翰-卡尔斯特罗姆认为，“研究再电离时期非常重要，因它是研究早期恒星和星系少有的几种途径之一。我们或许无法确切知道这些恒星究竟是何时形成的或再电离过程是何时发生的，但是理解这些现象是非常必要的，因为这对后来宇宙结构的形成产生了重要的影响。”

再电离时期持续时间很短，这表明拥有数十亿颗恒星的大型星系在再电离过程中扮演着重要角色，因为相对小型的星系可能形成得更早。扎恩、卡尔斯特罗姆以及伯克利宇宙物理学中心同事克里斯蒂安-雷查德特等人的联合研究成果发表于9月1日出版的《天体物理学》杂志上。

南极望远镜

扎恩等人的研究成果是根据南极望远镜的最新数据分析而得。南极望远镜以三个频率进行探测，并将探测范围扩大到覆盖天空2%面积的区域。扎恩等人将南极望远镜的最新数据与“威尔金森微波各向异性探测器”早期的探测数据相结合进行分析和研究，从而进一步精确推断了再电离时期的开始时间和持续时间。

扎恩介绍说，“我们的数据主要告诉你再电离时期的持续长短，而威尔金森微波各向异性探测器的数据主要告诉你再电离时间究竟何时开始。因此，两者相结合，就能够发现再离化的过程。扎恩认为，天文学家长期以来一直无法确定利用宇宙微波背景辐射是否能够确定再电离时期的范围，因为他们无法确定恒星究竟是如何形成的。但是在过去十年中，包括扎恩团队在内的各种研究团队发明了多种模型来模拟这一过程，扎恩就是利用这种模型进一步限定了再电离时期起止时间范围。

扎恩表示，“在过去对再电离时期的研究过程中，人们主要关注的是遥远类星体和星系的光谱。现在，宇宙微波背景为这一领域提供了很有价值的研究素材。”雷查德特介绍说，目前最新的研究成果只是根据南极望远镜三分之一的观测数据分析而来。科学家们接下来还要结合赫歇尔卫星绘制的数据图来进一步增强对再电离信号的敏感度。75英尺(约合22.86米)高的南极望远镜位于阿蒙森-斯科特南极站中，主要是用来探测宇宙微波背景中的再电离信号，并帮助天文学家测量部分电离化阶段。

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