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第一代星系形成时期有了更严格界定--再电离时代从宇宙2.5亿岁开始持续了不到5亿年
文章来源: 科技日报 常丽君 发布时间:2012-09-06 字体大小:【
据物理学家组织网9月4日报道,美国加州大学伯克利分校和芝加哥大学的研究人员通过分析南极望远镜的最新数据,对大爆炸之后第一代大质量星系开始形成和持续的时间进行了更明确界定。这一时期被称为“再电离时代”,其发生比人们预想的更快,也结束得更早。相关论文发表在9月1日出版的《天体物理学杂志》上。
加州大学伯克利分校伯克利宇宙物理学中心(BCCP)博士后奥利弗·扎恩说,极端明亮、活跃的星系的形成全面照亮了宇宙,这一时间约在宇宙7.5亿岁的时候,也就是大约130亿年前。他领导了对数据的分析,这些数据为宇宙的第一个星系形成时期——再电离时代提供了新的限制条件。

大部分天文学家认为,早期恒星从大质量气体星云诞生,由此而产生了第一代星系。这些恒星发出高能量的光,使星系内外的氢气电离,生成了跨越数百万光年的“电离泡泡”,在宇宙背景辐射(CMB)上留下了持久的信息特征。宇宙背景辐射是早期宇宙遗留下来的光,今天的天空中随处可见。

“我们发现,再电离时代从宇宙2.5亿岁以后开始,持续了不到5亿年。”扎恩说,“此前科学家认为再电离时代持续了7.5亿年或者更长,也没有证据显示这一时代何时开始。”

第一个电离时期是在宇宙大爆炸之后,一切事物都极热,所有气体、绝大部分氢气都被电离。到宇宙大约40万岁时,冷却到了一定程度,电子才能围绕在质子周围形成中性氢原子。

论文合著者、芝加哥大学的约翰·卡尔斯托姆说:“研究再电离时代非常重要,这是我们研究第一代恒星和星系的少数途径之一。我们还不知道第一代恒星形成的确切时间,或者再电离过程开始于何时,但理解这些现象是非常重要的,因为它们极大地影响了宇宙后期结构的形成。”这一时期持续时间并不长,这也表明拥有十多亿颗恒星的巨大星系在再电离时代扮演了关键角色,因为更小的星系会形成得更早。

南极望远镜高75英尺,位于阿蒙森—斯科特南极观测站,专门用于探测宇宙微波背景中的再电离信号,让天文学家能检测部分电离阶段的范围。新研究还结合来自WMAP(威尔金森微波各向异性探测)卫星的较早期数据。“我们的数据最可能告诉你再电离时代持续了多久,WMAP最可能告你它平均是什么时候开始的,二者结合就能知道电离随时间的演化进程。”扎恩说。

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