美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜证明星

　　成千上万个微小的彩色星系出现在黑色广阔的太空中。中间是一个粉红色的物体，有六个衍射尖峰。它看起来比前景星略小，前景星是蓝色的。通过分析美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的新观测结果，瑞士苏黎世联邦理工学院的西蒙·莉莉领导的一个小组发现了证据，表明大爆炸后9亿年存在的星系电离了它们周围的气体，使其变得透明。他们还利用韦伯精确测量了星系周围的气体，确定了电离气体的“气泡”在微小星系周围的半径为200万光年。在接下来的一亿年里，气泡变得越来越大，最终融合在一起，导致整个宇宙变得透明。鸣谢:NASA、ESA、CSA、Simon Lilly(苏黎世联邦理工学院)、Daichi Kashino(名古屋大学)、Jorryt Matthee(苏黎世联邦理工学院)、Christina Eilers(麻省理工学院)、Rob Simcoe(麻省理工学院)、Rongmon Bordoloi (NCSU)、Ruari Mackenzie(苏黎世联邦理工学院)；图像处理:艾丽莎·帕甘(STScI)鲁阿里·麦肯

　　据美国宇航局：在早期宇宙中，恒星和星系之间的气体是不透明的——高能星光无法穿透它。但是在宇宙大爆炸10亿年后，这种气体变得完全透明。为什么？美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的新数据已经确定了原因:星系的恒星发出足够的光来加热和电离它们周围的气体，清除了我们几亿年来的集体视野。

　　瑞士苏黎世联邦理工学院的Simon Lilly领导的研究小组得出的结果，是对宇宙经历巨大变化的再电离时代的最新认识。大爆炸后，宇宙中的气体温度极高，密度极大。经过数亿年，气体冷却了。然后，宇宙点击了“重复”气体再次变热并电离——可能是由于星系中早期恒星的形成，经过数百万年，气体变得透明。

　　研究人员长期以来一直在寻找确切的证据来解释这些转变。新的结果有效地拉开了这个再电离期结束时的帷幕。“韦伯不仅清楚地表明这些透明区域存在于星系周围，我们还测量了它们的大小，”日本名古屋大学的Daichi Kashino解释道，他是该团队第一篇论文的主要作者。"根据韦伯的数据，我们看到星系重新电离了它们周围的气体."

　　与星系相比，这些透明气体区域是巨大的——想象一个热气球，里面悬浮着一颗豌豆。韦伯的数据显示，这些相对较小的星系推动了再电离，清理了它们周围的大面积空间。在接下来的一亿年里，这些透明的“气泡”继续变得越来越大，最终合并并导致整个宇宙变得透明。

　　四部分插图(从左到右):1。蓝色背景上的微小不规则斑点。2.不规则斑点更大，两个重叠。3.甚至更大的不规则斑点，许多相邻。4.朦胧的螺旋形状在黑暗的背景。130多亿年前，在再电离时代，宇宙是一个非常不同的地方。星系之间的气体对高能光来说很大程度上是不透明的，这使得观察年轻的星系变得很困难。是什么让宇宙变得完全电离，导致今天在宇宙的大部分地方检测到“清晰”的条件？使用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的研究人员发现，星系是罪魁祸首。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、Joyce Kang (STScI)

　　Lilly的团队有意将目标锁定在再电离时代结束之前的某个时间，那时宇宙还不太清晰，也不太不透明——它包含各种状态的气体。科学家将韦伯对准了一个类星体的方向——一个极其明亮的活动超大质量黑洞，就像一个巨大的手电筒——突出了类星体和我们的望远镜之间的气体。(在这个视图的中心找到它:它很小，呈粉红色，有六个突出的衍射尖峰。)

　　当类星体的光穿过不同的气体斑块向我们传播时，它要么被不透明的气体吸收，要么在透明气体中自由移动。只有将韦伯的数据与夏威夷的W. M .凯克天文台、欧洲南方天文台的甚大望远镜和拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜(都在智利)对中心类星体的观测相结合，该团队才有可能取得突破性的结果。“通过沿着我们的视线照亮气体，类星体给我们提供了关于气体组成和状态的大量信息，”麻省剑桥麻省理工学院的安娜-克里斯蒂娜·艾勒斯解释道，她是另一篇团队论文的主要作者。

　　研究人员随后使用韦伯识别了这条视线附近的星系，并表明这些星系通常被半径约200万光年的透明区域所包围。换句话说，韦伯目睹了星系在再电离时代结束时清理周围空间的过程。从这个角度来看，这些星系清理的区域大约相当于我们银河系和我们最近的邻居仙女座星系之间的距离。

　　直到现在，研究人员还没有确切的证据证明是什么导致了再电离——在韦伯之前，他们还不确定到底是什么导致了再电离。

　　这些星系长什么样？“它们比附近宇宙中的更混乱，”同样来自苏黎世联邦理工学院的Jorryt Matthee解释道，他是该团队第二篇论文的主要作者。“韦伯表明它们正在积极地形成恒星，并且一定正在射下许多超新星。他们有相当冒险的青年！”

　　六个星系出现在盒子里，三个两个。所有都在左上角带有EIGER标签。这些星系看起来像模糊的污迹:用点或小光点组成的模糊的画笔笔触。大多数出现在粉红色和红色，虽然少数含有一些紫色或蓝色。美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜已经传回了宇宙只有9亿岁时存在的星系的非常详细的近红外图像，包括从未见过的结构。这些遥远的星系是块状的，通常被拉长，并且正在积极地形成恒星。鸣谢:NASA、ESA、CSA、Simon Lilly(苏黎世联邦理工学院)、Daichi Kashino(名古屋大学)、Jorryt Matthee(苏黎世联邦理工学院)、Christina Eilers(麻省理工学院)、Rob Simcoe(麻省理工学院)、Rongmon Bordoloi (NCSU)、Ruari Mackenzie(苏黎世联邦理工学院)；图像处理:Alyssa Pagan (STScI)，Ruari Macke

　　一路上，Eilers利用Webb的数据证实了这个场中心类星体中的黑洞是早期宇宙中目前已知的最大质量的黑洞，其质量是太阳的100亿倍。“我们仍然无法解释类星体在宇宙历史的早期是如何变得如此巨大的，”她分享道。“那是另一个要解决的难题！”韦伯拍摄的精美图像也没有显示类星体发出的光被引力透镜化的证据，这确保了质量测量的确定性。

　　该团队将很快在另外五个领域深入研究星系，每个领域都由一个中心类星体锚定。韦伯从第一个领域获得的结果是如此清晰，以至于他们迫不及待地想要分享它们。卡希诺解释说:“我们预计会识别出几十个在再电离时代存在的星系，但很容易就能挑出117个。”"韦伯超出了我们的预期。"

　　Lilly的研究团队,“发射线星系和再电离时代的星系间气体”( EIGER)展示了将Webb的NIRCam(近红外相机)的传统图像与同一仪器的宽视场无缝光谱模式的数据相结合的独特能力，该模式给出了图像中每个物体的光谱——将Webb变成了该团队所说的“壮观的光谱红移机器”。

　　该团队的第一份出版物包括“EIGER I .在5.3 < z < 6.9发射[O iii]的星系的大样本和星系局部再电离的直接证据”，由Kashino领导，“EIGER II .与z = 5–7的星系中强Hβ和[OIII]谱线发射有关的年轻恒星和电离气体的第一个光谱特征，JWST。JWST/NIRCam对超发光高红移类星体J0100+2802的观测”，将发表在6月12日的《天体物理学杂志》上。

　　詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系的谜团，探索其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是由NASA及其合作伙伴ESA(欧洲航天局)和加拿大航天局领导的一项国际计划。

　　媒体联系人:

　　劳拉·贝兹马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心。

　　克莱尔·布洛姆/克里斯汀·普廉姆马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所。