韋伯望遠鏡驚見宇宙黎明！130億年前星系竟穿透「氫氣迷霧」發光

這束來自JADES-GS-z13-1星系的萊曼α光線，穿越了134.7億年才抵達地球，讓我們得以窺見大爆炸後僅3.3億年的宇宙嬰兒期。

這張由韋伯近紅外相機(NIRCam)拍攝的影像中，中央紅點正是JADES-GS-z13-1星系。影像來源：NASA/ESA/CSA/韋伯太空望遠鏡科學團隊/JADES合作計畫。

NASA/ESA/CSA聯合研發的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，其核心科學目標正是要追溯至宇宙最早期，觀測大爆炸後首批星系的形成過程。在JADES(韋伯先進深空星系巡天)等觀測計畫中，科學家已陸續發現多個破紀錄的遙遠星系。

韋伯望遠鏡卓越的紅外線觀測能力，為研究「宇宙黎明」時期星系的形成機制及其影響開闢全新途徑。天文學家近期在分析其中一個早期星系的光譜時，竟發現一項顛覆現有宇宙演化理論的驚人現象。

這個編號JADES-GS-z13-1(簡稱GS-z13-1)的星系，最初是透過韋伯NIRCam相機在JADES計畫中發現。劍橋大學與倫敦大學學院的Roberto Maiolino博士團隊，透過分析該星系在不同紅外濾鏡下的亮度變化，估算出其紅移值高達13.0——這意味著我們看到的影像，是該星系在大爆炸後僅3.3億年時的模樣，僅相當於當前宇宙年齡138億年的2.4%。

但最令人震驚的是，光譜中竟出現異常明亮的萊曼α發射線！這種由氫原子產生的特徵輻射，理論上在宇宙如此早期階段幾乎不可能被觀測到。「早期宇宙就像浸泡在濃密的氫原子迷霧中，」Maiolino博士解釋，「直到大爆炸後約10億年，再遊離化過程才逐漸清除這片迷霧。但GS-z13-1竟能在迷霧未散時就發出清晰可辨的萊曼α輻射，完全顛覆我們對早期星系形成的認知。」

亞利桑那大學的Kevin Hainline博士形容：「就像在濃霧中意外發現燈塔光束穿透雲層。這項發現將徹底改變我們對宇宙再遊離化時程的理解。」研究團隊推測，這種異常輻射可能來自宇宙第一代超大質量恆星，或是早期超大質量黑洞驅動的活躍星系核。

這項突破性發現已發表於3月26日的《自然》期刊，為宇宙演化史揭開全新篇章。

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J. Witstok等學者，《透過紅移13的萊曼α輻射見證再遊離化開端》，《自然》第639卷，897-901頁(2025)；doi:10.1038/s41586-025-08779-5