韦伯太空望远镜观察到以宇宙火球形态存在的早期星系

　　加州大学洛杉矶分校（UCLA）领导的一项研究报告称，最早的星系实际上就像是宇宙火球，在其整个范围内以惊人的速度将气体转化为恒星，该报告发表在《天体物理学杂志》的一个特刊上。这项研究基于詹姆斯-韦伯太空望远镜的数据，是对这些星系的形状和结构的首次研究。它表明它们与现今的星系完全不同，在这些星系中，恒星的形成被限制在小区域内，例如我们银河系中的猎户座。
　　该研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授Tommaso Treu说：＂我们看到星系以一种令人激动的速度形成新的恒星。 韦伯令人难以置信的分辨率使我们能够以前所未有的细节研究这些星系，我们看到所有这些恒星的形成都发生在这些星系的区域内。＂
　　特鲁指导着GLASS-JWST早期发布科学计划，该计划的第一个结果是该特刊的主题。这期杂志中另一项由加州大学洛杉矶分校领导的研究发现，在大爆炸后不久--不到10亿年内--形成的星系可能已经开始燃烧剩余的吸收光子的氢，为黑暗的宇宙带来光明。
　　图为Guido Roberts-Borsani
　　＂即使是我们最好的望远镜也确实难以确认如此遥远的星系的距离，所以我们不知道它们是否使宇宙变得透明，＂领导这项研究的加州大学洛杉矶分校博士后研究员Guido Roberts-Borsani说。＂韦伯正在向我们展示，它不仅可以做这项工作，而且可以以惊人的速度完成。它是一个游戏规则的改变者。＂
　　这些发现是加州大学洛杉矶分校天体物理学家的许多令人惊叹的发现中的两个，他们是第一批通过韦伯新近打开的一扇窗户窥视过去的人。
　　韦伯是目前人类在太空中设置的最大的近红外望远镜，其卓越的分辨率提供了一个无与伦比的视角，可以看到如此遥远的天体，其光线需要数十亿年才能到达地球。尽管这些天体现在已经老化，但只有它们最早的时候发出的光才有足够的时间穿越宇宙，最终出现在韦伯的探测仪上。因此，韦伯不仅起到了某种时间机器的作用--将科学家们带回到宇宙大爆炸后不久的时期--而且它所产生的图像已经成为一个家庭相册，其中有婴儿星系和星星的快照。
　　图为Tommaso Treu
　　GLASS-JWST是美国宇航局在2017年选择的13个早期发布科学项目之一，以快速产生可公开访问的数据集，并展示和测试韦伯号上仪器的能力。
　　该项目旨在了解第一批星系的光线是如何以及何时烧穿大爆炸留下的氢雾的--这一现象和时间段被称为＂重化纪元＂--以及气体和重元素如何在宇宙时间内分布在星系内部和周围。两位天文学家合作利用韦伯的三个创新的近红外仪器对早期宇宙中的遥远星系进行详细测量。
　　离子化纪元是一个科学家们仍然不甚了解的时期。直到现在，研究人员还没有观测当时存在的星系所需的极其敏感的红外仪器。在宇宙再电离化之前，早期宇宙仍然没有光，因为来自早期恒星的紫外线光子被饱和空间的氢原子所吸收。
　　科学家们认为，在宇宙最初的十亿年中的某个时候，由第一批星系和可能由第一批黑洞发出的辐射导致氢原子失去电子，或被电离，防止光子＂粘＂在它们身上，并为光子穿越空间清除了一条通道。随着星系开始电离出越来越大的气泡，宇宙变得透明，光线自由传播，就像今天一样，让我们每晚都能看到星星和星系的辉煌天幕。
　　Roberts-Borsani发现星系的形成比以前认为的要快要早，这可以证实它们是宇宙再电离的罪魁祸首。这项研究还证实了已知的最远的两个星系的距离，使用一种新技术使天文学家能够探测宇宙再电离的开始。