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宇宙早期氢原子发出的光线为何能被观测到?新研究找到答案

2024/1/19 16:12:33 来源:IT之家 作者:故渊 责编:故渊

IT之家 1 月 19 日消息,困扰天文学家多年的一个谜题是:为何人类可以观测到早期宇宙中氢原子发出的光线?现在这个问题终于有了答案。

IT之家注:在星系孕育初期,恒星处于旺盛的活跃状态下,因此氢原子发出的一种叫作 Lyman-α 的光;这是氢原子在由激发状态回到基态时发出的光线,波长大约为 121.567 纳米。由于氢是宇宙中最丰富的元素,这种光线被广泛用来研究星系中的恒星形成活动。

在再电离(reionization)阶段,大量的中性氢气体包围着这些恒星形成活跃的区域,它们被称为恒星苗圃(stellar nurseries)。

而星系与星系之间,也填充着更多的中性气体,这些气体可以非常有效地吸收和散射这种氢辐射,因此天文学家早就预言,在宇宙早期释放出的大量莱曼-α 辐射在今天应该是观测不到的。

根据上述理论,宇宙初期星系中释放出的大量 Lyman-α 辐射光是无法被观测到的,应该被已被恒星形成活跃区域周围的大量中性氢气吸收或散射掉了。

不过天文学家依然观测到极早期氢发射的例子,因此引发了本文开篇的谜题。

一支国际天文小组利用 NASA/ ESA / CSA 詹姆斯・韦伯太空望远镜的 NIRCam 仪器,在有“无法解释”氢辐射的星系周围,观测发现了一些微弱的小天体。

天文学家再结合对宇宙早期星系的先进模拟,最终揭开了这个问题的答案,相邻星系的混乱合并是这种氢辐射的来源。

这次的发现不仅仅是对一种天文现象的解释,它还深刻地影响了我们对宇宙早期星系演化过程的理解。通过对这些星系合并过程的进一步观测,天文学家希望能更加深入地理解宇宙的发展历程。

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关键词:氢原子天文科学

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