中外科學家宇宙黑暗時代再電離研究獲重要突破

宇宙早期二十三個紅移7.0星系的分佈
中國科技大學王俊賢教授和中國科學院上海天文台鄭振亞研究員及其合作團隊在宇宙再電離研究領域獲突破性進展,他們觀測獲得了一個宇宙早期(大爆炸後約八億年,約為宇宙當前年齡6%時)的星系樣本,並由此發現在這個宇宙年齡的時候,宇宙星系際彌散介質中氫的電離比例為約五成。

宇宙大爆炸之後大概三十萬年,整個宇宙處於黑暗時代。在那段時期,宇宙中沒有恆星,沒有星系,整個宇宙被中性氫所充滿。這段整個宇宙的整體相變過程被稱之為再電離,但如何確定再電離的細緻過程以及第一代星系何時形成依然是天體物理學上一個極具挑戰性的問題。

宇宙早期天體所輻射的萊曼α(Lyman-alpha)發射線光子會被星系際彌散的中性氫原子散射,就像大霧中的車燈,使星系被中性氫原子散射遮擋。如果周圍環境開始電離,大霧變弱,完全電離則大霧消失。對萊曼阿爾法發射線星系的觀測因此是探測宇宙再電離的關鍵手段。

宇宙再電離時期的萊曼阿爾法星系,是中國科技大學王俊賢教授發起組織的一個由中國、美國、智利三國天文學家參加的研究項目據介紹,該項目使用智利托洛洛山美洲際天文台(Cerro Tololo Inter-American Observatory)四米口徑望遠鏡上的超大視場暗能量相機,通過專門定制的窄帶濾波片,系統搜尋宇宙黑暗時代萊曼阿爾法發射線星系(紅移~7.0)。

【圖、文:節錄自中國科學院上海天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在已經出版的《天體物理學快報》

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