一个诞生于大爆炸后仅14亿年的星系,最近被哈勃望远镜逮到正在“吹散”宇宙早期的氢气浓雾。那团雾曾经铺满了整个宇宙,让紫外线寸步难行。

这个星系里有一群又热又大的恒星挤在一起,往外发射强烈的紫外线。正是靠这股能量,宇宙才慢慢从一片混沌、不透光的氢气海里,变得透明起来。

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大爆炸之后,宇宙塞满了中性氢气。这东西对紫外线这类短波光来说,就像一堵墙,完全穿不透。但也正是紫外线,成了中性氢气最大的克星。紫外线能把中性氢电离,一旦电离,氢气就再也挡不住紫外线了,宇宙这才开始透光。

科学家管这段时期叫“再电离纪元”,跨度大概是最初十亿年左右。用“再电离”这个词,是因为在大爆炸后最初的37.9万年里,气体其实已经被电离过一次了。

天文学家在研究到底是什么推动了这场宇宙“大扫除”时,锁定过两个嫌疑对象:一个是活跃的超大质量黑洞,另一个是早期最热、最大的那批恒星。问题在于,中性氢气太擅长吸收紫外线了,这导致天文学家很难反向追踪到紫外线的源头,分不清到底谁才是主力。

2023年,韦布望远镜取得重大突破,找到了一个存在于大爆炸后9亿年的星系,它当时产生的能量已经足够电离周围的中性气体了。

没想到,哈勃这次走得更远。它直接从一个编号为MXDFz4.4的星系身上,捕捉到了紫外线的痕迹。正常情况下,如果周围的气体还没被电离,这束紫外线根本到不了我们眼前。换言之,看到紫外线这件事本身就等于告诉我们:附近的氢气确实已经被打透了。

主导这项发现的科学家伊利亚斯·古瓦埃尔茨说得很直白:“观测到这样一个星系,以前被认为是不可能的。”研究人员原本推测,早期宇宙的氢气“浓雾”厚到足以完全挡住我们的视线,让我们无法看到那些负责电离的光源。结果哈勃不仅看到了光,还顺带把星系的不少特性也一股脑端了出来。

这个MXDFz4.4最初是在MUSE极深场里被识别出来的,MUSE是多单元光谱探测器的缩写。这是一个星系个头不大、但长得飞快的家伙,那一簇恒星往外发射紫外线的劲头,加上它自己造星的历史,都在暗示一件事:一阵又一阵猛烈的造星运动,很可能就是那批逐步清空中性氢的紫外线辐射浪潮的幕后推手。

古瓦埃尔茨来自巴尔的摩的太空望远镜科学研究所,他带队完成了这次发现。隔着看不见的宇宙“浓雾”,能看到如此古老的星系细节,确实有点不可思议。