摘要：美国宇航局/欧空局/加拿大航天局詹姆斯韦伯太空望远镜的一个主要目标是比以往任何时候都更深入地观察宇宙的遥远过去，即大爆炸后第一批星系形成的时期，这一时期被称为宇宙黎明。

天文学家在宇宙极早期发现了一个星系发出的明亮氢辐射。这一意外发现让研究人员难以解释这种光如何能够穿透当时充满宇宙的浓雾。

这一结果完全出乎早期星系形成理论的意料，令天文学家大吃一惊Roberto Maiolino

美国宇航局/欧空局/加拿大航天局詹姆斯韦伯太空望远镜的一个主要目标是比以往任何时候都更深入地观察宇宙的遥远过去，即大爆炸后第一批星系形成的时期，这一时期被称为宇宙黎明。

研究其中一个早期星系的研究人员现在在其光谱中发现了新东西，这挑战了我们对宇宙早期历史的既定理解。他们的研究结果发表在《自然》杂志上。

韦伯发现了极其遥远的星系 JADES-GS-z13-1，它是在大爆炸后仅 3.3 亿年时观测到的。研究人员使用不同红外滤光片中的星系亮度来估算它的红移，红移是根据星系光在穿越膨胀空间的过程中被拉伸的方式测量星系与地球的距离。NIRCam

成像得出的初始红移估计值为 12.9。为了证实该星系的极端红移，由前剑桥大学卡夫利宇宙学研究所的 Joris Witstok 博士领导的国际团队使用韦伯近红外光谱仪 (NIRSpec) 对该星系进行了观测。

由此产生的光谱证实该星系的红移为 13.0。这相当于大爆炸后仅 3.3 亿年就观测到的星系，只是宇宙目前 138 亿年年龄的一小部分。

但还有一个意想不到的特征引人注目：一种特殊的、明显明亮的光波长，被确定为氢原子辐射的莱曼辐射。这种辐射比天文学家认为在宇宙发展的早期阶段可能出现的辐射要强得多。

“早期宇宙被中性氢的浓雾笼罩着，”共同作者、剑桥大学卡夫利宇宙学研究所的 Roberto Maiolino 教授说。 “大部分雾霾在再电离过程中被驱散，这个过程在宇宙大爆炸后大约 10 亿年完成。GS

-z13-1 是在宇宙只有 3.3 亿年的时候被发现的，但它显示出令人惊讶的清晰的莱曼辐射特征，只有在周围的雾完全消散后才能看到。这一结果完全出乎早期星系形成理论的意料，让天文学家措手不及。”

在再电离时代之前和期间，星系周围的中性氢雾阻挡了它们发射的任何高能紫外线，就像有色玻璃的过滤效果一样。在形成足够多的恒星并能够电离氢气之前，没有这种光——包括莱曼辐射——能够从这些新生星系中逃逸到地球。

确认该星系的莱曼辐射对我们理解早期宇宙具有重大意义。亚利桑那大学的共同作者凯文·海因莱恩说：“根据我们对宇宙演化方式的理解，我们真的不应该发现这样的星系。我们可以认为早期宇宙被浓雾笼罩，即使是强大的灯塔也难以透过浓雾发现，然而在这里，我们看到了来自该星系的光束穿透了面纱。”

该星系莱曼辐射的来源尚不清楚，但它可能包括宇宙中最早形成的恒星发出的第一束光。 “围绕这个星系的大型电离氢气泡可能是由一群特殊的恒星产生的——它们的质量比后来形成的恒星大得多，温度也高得多，亮度也高得多，可能代表了第一代恒星，”维斯托克说，他目前就职于哥本哈根大学的宇宙黎明中心。该团队发现的另一种可能性是，一个强大的活动星系核是由第一批超大质量黑洞之一驱动的。

该团队计划对 GS-z13-1 进行进一步的后续观测，旨在获得有关该星系性质及其强莱曼辐射起源的更多信息。无论这个星系隐藏着什么，它肯定会照亮宇宙学的新领域。詹姆斯·韦伯太空望远镜

是美国宇航局、欧洲航天局和加拿大航天局 (CSA) 之间的国际合作项目。这一结果的数据是作为詹姆斯·韦伯太空望远镜高级深层河外星系巡天 (JADES) 的一部分捕获的。

参考文献：
Joris Witstok 等人。 “通过红移 13 的莱曼辐射见证再电离的开始。”《自然》（2025 年）。DOI：10.1038/s41586-025-08779-5

来源：人工智能学家