摘要：在浩瀚无垠的宇宙深处，一个遥远的星系正以令科学家惊讶的方式闪耀着光芒。美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)联合打造的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)最近发现了一个标记为JADES-GS-z13-1的星系，它存在于宇宙大

在浩瀚无垠的宇宙深处，一个遥远的星系正以令科学家惊讶的方式闪耀着光芒。美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)联合打造的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)最近发现了一个标记为JADES-GS-z13-1的星系，它存在于宇宙大爆炸后仅3.3亿年的时期，正以一种挑战现有理论的方式向我们发出信号。

这项研究成果已发表在著名科学期刊《自然》(Nature)上，正在重新塑造科学家们对宇宙早期历史的认识。这个被称为"灯塔星系"的天体，正如其名所示，像灯塔一样穿透了宇宙早期的"迷雾"向我们发射信号。

"根据我们对宇宙演化的理解，我们本不应该找到这样的星系，"亚利桑那大学的研究团队成员凯文·海因莱恩表示。"我们可以将早期宇宙想象成被浓厚的迷雾笼罩，即使是强大的灯塔光束也很难穿透，然而这个星系的光束却穿透了这层面纱。这种令人着迷的发射线对于宇宙如何以及何时再电离有着巨大的影响。"

宇宙再电离是宇宙历史上的关键时期。在宇宙大爆炸后的最初几亿年里，整个宇宙充满了中性氢气体，形成了一层厚重的"迷雾"。这层迷雾会阻挡任何来自早期星系的能量紫外光，就像有色玻璃的过滤效果一样。只有当足够多的恒星形成并能够电离周围的氢气后，这些光线才能逃逸并到达地球。科学家们认为，这一再电离过程大约在宇宙大爆炸后10亿年才完成。

然而，JADES-GS-z13-1星系在宇宙年仅3.3亿岁时，就展示出了莱曼阿尔法(Lyman-alpha)辐射的明确特征，这种辐射只有在周围的迷雾完全消散后才能被观测到。

"早期宇宙被浸泡在一片中性氢的浓雾中，"剑桥大学和伦敦大学学院的团队成员罗伯托·迈奥利诺解释道，"大部分这种雾霾在一个称为再电离的过程中被消除，这个过程在宇宙大爆炸后约10亿年完成。GS-z13-1被观测到存在于宇宙仅3.3亿岁的时期，然而它显示出一种令人惊讶的莱曼阿尔法发射特征，这种特征只有在周围的迷雾完全消散后才能被看到。这一结果完全超出了早期星系形成理论的预期，让天文学家们感到非常惊讶。"

这一发现之所以如此引人注目，是因为它提出了一个关键问题：是什么让这个星系能够在宇宙如此早期就清除周围的中性氢迷雾？研究人员目前提出了几种可能的解释。

"围绕这个星系的大型电离氢泡可能是由一种特殊的恒星群体创造的——比后期形成的恒星更大、更热、更明亮的恒星，可能代表了第一代恒星，"研究团队成员威特斯托克表示。另一种可能性是由早期超大质量黑洞驱动的强大活动星系核心。

这些早期的小质量星系可能是宇宙再电离的关键驱动力。正如宾夕法尼亚州立大学的研究人员约尔·莱贾在另一项相关研究中解释的那样："如果宇宙中的其他低质量星系像这些一样普遍且充满能量，我们认为我们终于理解了燃烧掉宇宙迷雾的灯塔。它们是许多、许多微小星系中令人难以置信的高能恒星。"

詹姆斯·韦伯太空望远镜的独特红外灵敏度使科学家们能够研究这些古老的星系，探索早期宇宙的奥秘。这次发现是韦伯望远镜高级深空系外巡天项目(JADES)的一部分，研究人员使用韦伯望远镜的近红外相机(NIRCam)在不同红外滤光片下测量星系的亮度，从而估算其红移——这是基于光在穿越膨胀空间过程中被拉伸程度来测量星系与地球距离的方法。

随着研究的深入，科学家们希望扩大研究范围，确认他们分析的特定位置是否代表了宇宙中星系的平均分布。除了再电离过程外，他们的观测还为早期恒星形成过程、星系如何从原始气体中诞生以及它们如何演化成为我们今天所知的宇宙提供了见解。

这些"宇宙灯塔"的发现不仅挑战了我们对宇宙早期历史的认识，还为我们理解宇宙从黑暗走向光明的旅程打开了新的窗口。詹姆斯·韦伯太空望远镜继续向我们展示宇宙中令人惊叹的奇观，而这些发现或许只是冰山一角。

来源：人工智能学家