早期宇宙如何走出“黑暗时代”?不起眼的小星系,或许就是答案


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早期宇宙如何走出“黑暗时代”?不起眼的小星系,或许就是答案



近日 , 科学家们在距离地球4200万光年的室女座 , 发现了一个非常普通、再简单不过的星系-Pox186 , 它从外观上看没有“花哨的装饰” , 只是一团占据空间很小的小星系团 , 尾部只有不长的一道星云物质 。 据估算 , 这个小型星系 , 其重量要比像风车一样旋转的银河系 , 轻10万倍还多 。

从观测结果来看 , 这个星系团已经被“炸”得粉碎 , 遮盖住了大多数星系 , 从外部看 , 感觉所有的光线都聚集在它的周围 。 如果Pox186这种爆炸后星际物质被“吹”走的行为 , 在宇宙中比较正常和普遍的话 , 那么将有助于天文学家理解宇宙早期“黑暗时代”是如何结束的 。
宇宙的黑暗时代科学家们通过哈勃定律、宇宙微波背辐射等结果 , 推测出现在的宇宙正在膨胀 , 而且在138亿年前都来源于一场奇点大爆炸 , 在经历爆炸初期的高温和大暴涨之后 , 宇宙空间开始逐渐冷却 。 只不过这段时间里 , 整个宇宙空间显得异常空和黑暗 , 空间内充斥的全是由电子和质子构成的“等离子气体” , 除此之外别无它物 , 光线在这种高能量的等离体中也无法穿透 。

在大爆炸之后的38万年之后 , 随着空间的进一步冷却 , 这些质子和电子慢慢聚合形成宇宙中第一批中性原子 , 光线也从“等离子粥”中逃逸出来 , 整个宇宙才变得光亮起来 。 这些中性原子在引力的作用下 , 慢慢聚合形成宏观天体 , 从而创造形成宇宙最早期的一批恒星和行星 。

在宇宙早期恒星核聚变的过程中 , 原本组成中性气体的氢原子 , 又再一次被高能的光线“炸”成碎片 , 继而推动形成了目前宇宙中遍布整个空间的质子和电子 , 这一过程被科学家们称为“再电离时代” , 这种“再电离”的结果 , 使得宇宙空间的某些特征 , 与早期宇宙有着相同之处 。

令科学家们感到不解的是 , 在上述过程中 , 都有哪些恒星穿过了宇宙中的“氢雾”?是不是有巨大的星系穿透了迷雾?或者是有许多的小型星系 , 一起贡献出了力量重新电离了整个宇宙?受到氢气阻挡高能光线的因素制约 , 科学家们还不能直接寻找到源自宇宙早期的再电离原因 。 不过 , 有一些科学家另辟蹊径 , 通过寻找附近的星系 , 将这些星系的某些行为与遥远历史上的“前辈”进行类比 , 从而发挥出远古星系本地实验室的作用 。
没有氢气的星系氢气应该说是所有星系的鼻祖 , 如果让科学家们找出一个没有氢气的星系 , 那么难度是相当大的甚至是不可能的 。 但是 , 当科学家观测到Pox186后 , 这一切似乎都得改变 。
在上世纪80年代 , 科学家们发现了这个特殊的小型星系Pox186 , 在随后的30多年时间里 , 科学家们试图寻找出这个星系内部的中性氢 , 但遗憾的是 , 这个星系中似乎没有 。 比较著名的观测实验是 , 有研究团队在2018年 , 利用智利的双子座南望远镜 , 对准Pox186 , 通过观察氧气的状态 , 来判断星系团中氢气的位置 。 在一组观测结果中 , 发现氧气要比预期弱很多 。

而在另一组观测结果中 , 发现氧气发出的信号是“爆炸式”的明亮 , 不仅具有一种颜色 , 而且还有一系列的波长 , 说明所发出的光被“扭曲”了 。 而且还观测到 , 发出的“爆炸”信号移动的速度 , 要比逃离银河系的逃逸速度高出10倍左右 。 按照该星系的规模 , 这种移动速度 , 势必会很轻松地将相关物质完全逃逸出星系的引力束缚范围 。
【早期宇宙如何走出“黑暗时代”?不起眼的小星系,或许就是答案】科学家对于这一现象非常有兴趣 , 如果流动的氧气没有误导他们的话 , 那么就有可能通过这种观测 , 来揭示Pox186星系中氢气流失的原因 。 因为宇宙空间中气体的流动 , 是许多不同类型的原子 , 在不同的温度等环境下相互作用下的共同混合物 。 在恒星强烈的核聚变作用下 , 能够形成剧烈的物质“外流”现象 , 特别是在恒星死亡的过程中 , 通常都是膨胀性和爆炸性的 , 最终将恒星组成物质推离出去 。

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