第一縷星光可能來自宇宙誕生后僅2.5億年時。
MACS1149-JD1星系。ESO
MACS1149-JD1和它所在的星系團(tuán)。ESO
133億年前，一個年輕星系中的氧離子發(fā)出幽暗的輝光。光子在不停膨脹的宇宙中飛奔了幾百億光年，波長被不斷拉伸，并于公元2018年，被歐洲南方天文臺的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波射電望遠(yuǎn)鏡（ALMA）俘獲。天文學(xué)家根據(jù)這些光子推算，它們出發(fā)時，宇宙的年齡還只有5億歲。而它們的存在，更表明在它們的星系中，存在一批出現(xiàn)時間更早的恒星。
這個星系名叫MACS1149-JD1，天文學(xué)家從它身上捕捉到的氧發(fā)射線，是從迄今為止距離地球最遠(yuǎn)的地方發(fā)出的。這些發(fā)射線的現(xiàn)身，將人類在宇宙中的認(rèn)知前沿，推向了更遙遠(yuǎn)的時空。
與此同時，天文學(xué)家還用歐洲南方天文臺的甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT），在它身上解析出了比氧發(fā)射線還要弱的信號——氫發(fā)射線。根據(jù)氫發(fā)射線測得的星系距離，與根據(jù)氧發(fā)射線測得的距離一致。MACS1149-JD1因此成為迄今為止人們能夠精確測出其距離的最遙遠(yuǎn)星系。
氫發(fā)射線和氧發(fā)射線的存在還表明，在宇宙誕生5億年時，這個星系里就已經(jīng)存在大批成熟的恒星。因此，天文學(xué)家將有機(jī)會利用這個星系，窺視宇宙史上一個完全未知的神秘時期。
在這個星系存在的時期之前，宇宙中沒有氧。氧是首批恒星通過核聚變制造出來的，也是由這些恒星死后擴(kuò)散出去的。在MACS1149-JD1中發(fā)現(xiàn)氧，表明這些恒星已經(jīng)成形，且在宇宙誕生后5億年時把氧擴(kuò)散到了宇宙中。
那么這些恒星的形成期開始于何時？它們必然早于宇宙誕生后5億年這個時間點。因此科研小組利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的紅外數(shù)據(jù)，還原了MACS1149-JD1的早期發(fā)展史。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這個星系的亮度，能夠用一個模型作出完美解釋，而這個模型中的恒星形成時期，大約是宇宙誕生后2.5億年。
MACS1149-JD1年齡的確認(rèn)，表明這些星系所在時期之早，已經(jīng)超越了我們當(dāng)前的直接探測能力。
確定宇宙的黎明是什么時候出現(xiàn)的，是宇宙學(xué)和星系演化學(xué)研究王冠上的一顆寶石。而MACS1149-JD1讓我們朝著目擊宇宙的第一縷星光更進(jìn)了一步。事實上，連我們自己也是恒星的產(chǎn)物。尋找第一縷星光，也就是尋找人類的本源。
MACS1149-JD1所在的星系團(tuán)。ESO
參考：
http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1815/eso1815a.pdf
星空天文系頭條號簽約作者
