韋伯望遠鏡驚見「宇宙黎明」不該存在的光!天文學家解密早期星系之謎
在宇宙誕生初期,整個空間瀰漫著濃密的中性氫氣霧。雖然第一代恆星與星系會釋放強烈的紫外線,但這些光線多數都被周圍的氫氣阻擋。直到數億年後,這些氫原子被電離,宇宙迷霧才逐漸消散,讓光得以在宇宙中自由穿梭。
天文學家將這個關鍵時期稱為「再電離紀元」,而最新發現的星系JADES-GS-z13-1,竟在大爆炸後僅3.3億年就發出明亮的氫輻射,完全顛覆現有理論!這種被稱為萊曼α輻射的光線,理論上應該會被當時仍存在的濃密氫氣霧阻擋,如今卻被NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡清晰捕捉,讓科學家不得不重新思考宇宙迷霧消散的速度。
憑藉韋伯望遠鏡強大的紅外線觀測能力,國際天文團隊在「韋伯深空星系巡天計畫」(JADES)中,透過近紅外線相機(NIRCam)發現這個異常明亮的早期星系。劍橋大學Joris Witstok教授領導的團隊進一步使用近紅外線光譜儀(NIRSpec)確認,該星系紅移值高達13.0,相當於我們看到的是大爆炸後僅3.3億年的宇宙景象。
最令人震驚的是,光譜分析顯示出異常強烈的萊曼α輻射特徵。參與研究的劍橋大學Roberto Maiolino教授解釋:「這就像在濃霧中突然看見清晰的燈塔光束,理論上在宇宙這麼早期的階段,中性氫氣應該會完全阻擋這類輻射。」
亞利桑那大學團隊成員Kevin Hainline生動比喻:「我們原本認為早期宇宙就像被厚重毛毯包裹,連最強的燈塔光都難以穿透。但現在卻發現這個星系的光束刺破了宇宙迷霧,這將徹底改變我們對再電離過程的理解。」
研究團隊提出兩種可能解釋:這可能是宇宙第一代超大質量恆星發出的光芒,這些恆星比後期形成的恆星更巨大、更熾熱;也可能是早期超大質量黑洞驅動的活躍星系核所產生。這項突破性發現已發表於2025年3月26日的《自然》期刊,將幫助科學家重新建構宇宙早期的演化模型。
韋伯太空望遠鏡作為當今最先進的太空觀測站,由NASA、歐洲太空總署(ESA)和加拿大太空署(CSA)共同合作發射,正以前所未有的精確度探索宇宙奧秘,從太陽系行星到系外行星,從最早期的星系到宇宙結構起源,持續改寫人類對宇宙的認知。