宇宙大爆炸後大約37萬年，宇宙經歷了一段宇宙學家稱之為“宇宙黑暗時代”的時期。在這一時期，宇宙被熾熱的緻密等離子體所遮蔽，遮住了所有的可見光，使天文學家看不到它。當第一批恆星和星系在接下來的幾億年中形成時，它們發出的輻射使這一等離子體電離，使宇宙變得透明。目前最大的宇宙學謎團之一就是“宇宙再電離” 是何時開始的。為了找出答案，天文學家們一直在向宇宙深處以及更遠的時間觀察，以發現第一批可見的星系。英國倫敦大學學院天文學家團隊已經觀測到一個發光的星系，它在130億年前正在對星系間介質進行電離。倫敦大學學院博士，這項研究的主要作者羅曼·梅耶爾在歐洲天文學會年會上分享了這項研究成果，這是130億年前完成宇宙電離的第一個堅實證據。
可觀測的宇宙
研究宇宙早期這個時期存在的星系，對於理解宇宙的起源以及隨後的演化至關重要。根據我們目前的宇宙學模型，第一批星係是由凝聚的恆星團形成的，而恆星團又是宇宙中第一批恆星聚集在一起時形成的。隨著時間的推移，這些星系噴射出的輻射使星系間介質（IGM）中的中性氣體失去了電子，也就是電離過程。天文學家知道這一點，因為我們有明確的證據，以宇宙黑暗時代的形式和今天宇宙的透明方式。但這一切是如何發生的，何時發生的，這些關鍵問題仍然是未知的。梅耶爾博士說：“通過觀察遙遠的星系，我們看到了早期的宇宙，因為光在到達我們之前已經旅行了數十億年。這很奇妙，因為我們可以看到數十億年前的星系是什麼樣子的，但它也有幾個缺點。”[img=768,767]http://p1-tt.byteimg.com/large/pgc-image/37987d25d5164251a32aaef1cb4f3d22?from=pc[.jpg/img] 哈勃成像中的星系A370p_z1和放大圖像
萊曼·阿爾法線
另一個大的驚喜是，A370p_z1似乎把60%到100%的電離光子放進了星系間空間，很可能是它周圍的氣泡星系間介質被電離的原因。離銀河系較近的星系，逃逸分率通常為5%左右，在一些罕見的情況下為50%，但對星系間介質的觀測表明，早期星系的逃逸分率平均在10-20%。這一發現極為重要，因為它可以幫助解決宇宙學界正在進行的一場爭論。直到現在，關於何時以及如何發生電離的問題，已經產生了兩種可能的情況。一種，是眾多微弱星系的群體洩露了大約10%的高能光子。在另一種情況下，它是由發光星系組成的"寡頭星系"，其洩漏光子的比例要大得多，50%或更多。無論哪種情況，迄今為止的證據都表明，第一批星系與今天的星系截然不同。梅耶爾博士說：“發現一個幾乎100%逃逸的星系真的很好，因為它證實了天體物理學家的推測，即，早期星系與現在的天體非常不同，而且洩漏高能光子的效率更高。”研究電離時代星系的萊曼·阿爾法線一直都很困難，因為它們被中性氣體所包圍，而中性氣體會吸收這種標誌性的氫氣發射。然而，現在有強有力的證據表明，在大爆炸後8億年，電離已經完成，而且很可能是幾個發光的星系造成的。
很可能是幾個發光的星系造成宇宙大爆炸後的電離
如果梅耶爾博士和他的同事所觀察到的是典型的再電離時代星系，那麼我們可以假設，再電離是由一小群星系造成的，這些星系周圍產生了大量電離氣體的氣泡，這些氣泡不斷增長和重疊。正如梅耶爾博士所解釋的那樣，這一發現可以為創建一個新的宇宙學模型指明方向，該模型可以準確地預測早期宇宙中的重大變化是如何以及何時發生的。這一發現證實了早期星係可能極其高效地洩露電離光子，這是我們理解"宇宙再電離"的一個重要假說。梅耶爾博士稱，需要找到更多像A370p_z1這樣的天體，這樣天文學家就可以確定早期星系的平均逃逸係數。與此同時，下一步將是確定為什麼這些早期星系在洩漏高能光子方面如此高效。已經提出了幾種方案，而更好地觀察早期宇宙將使天文學家能夠測試它們。這在很大程度上將取決於將很快登上太空的下一代望遠鏡。其中最引人注目的是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，在多次推遲後，它仍計畫在明年某個時候發射。
宇宙的大爆炸時間線
梅耶爾博士說：“通過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，我們將在紅外深處跟蹤這個目標，以獲得最初在光學光中發射的東西，這將使我們更深入地瞭解早期星系中的物理機制。 ”
