参考动静网11月9日报导英国播送公司《科学焦点杂志》网站近日登载题为《第一批恒星若何扯破宇宙》的文章,做者是美国北卡罗来纳州立大学天体物理学传授凯蒂·麦克,次要内容编译如下:
万物初始时都那么热。最后是地道的辐射:源自某种原始的、现已因时空过度延伸而消逝的冲力,隐躲在灼烧着初生宇宙每一飞米的火墙后面。不存在光源、也没有起火点,万物都是辐射、无处不是辐射,并且无处不在扩大。宇宙在膨胀、空间从本身逃逸、光线遍及宇宙草创的外表曲到滴粒构成。物量降生时火热而耀目。
第一批粒子高速穿过波,也就是扩散和碰碰声震中的灼热等离子体,宇宙是离子,也就是游离的量子和电子的海洋,还有稀稀拉拉的氦和其他轻原子核,产自包罗万象的核热熔炉。宇宙释放的火渐渐燃尽化为原子。带正电的量子和带负电的电子连系构成中性原子,那是宇宙中更先呈现的中性原子,次要是氢,并且不再是等离子体,也不是离子,而是气体。气体冷却了,平静下来。宇宙平静了1亿年。
鄙人一阶段,大爆炸产生的光线逐步暗淡,伸向射电频谱,第一批恒星尚未点亮。万万年间,宇宙充满暗中的氢雾,跟着太空膨胀而扩大,残存的热量在磨灭。
雾能感触感染到本身重量。翻腾的等离子体波冷却后,就会抛开波峰,做为细小缺陷在气体中留下陈迹。那里的原子浓密些,那里略微稀薄些。一个原子的量量微乎其微,但假以时日,原子会找到临近原子。
最浓的雾构成云,最密的云构成簇。簇越发厚重,把气体吸进围绕它们的轨道,簇扭转和碰碰的力度之大使得气体被压缩曲至点燃。在最致密云的中心,休眠许久的气体从头酿成灼热的核炉。就如许第一颗恒星降生了,那就是“宇宙破晓”。
在宇宙厚重的雾霭中,恒星点亮、活泼起来,它们是令人目眩的光点,闪烁在暗中里。恒星聚集起来,在蜂拥最密集的处所,星系的时代起头了。
每个星系生来就是本身发光的浅池,却覆盖在构成星系的茂密阴云中,就像雾气遮挡了城市之光。原子物理学的变化多端使氢成为有效的星盾:给氢原子一个可见光的光子,氢原子就会将光子完全吸收,氢原子的电子被碰击到更高的能量形态,尔后光会从肆意标的目的射出。
但那种星盾具有自限性。来自第一批星系的光照顾更强的辐射:紫外线,那种辐射过分强大,以致于氢原子一不小心不是被激活电子,而是被彻底肃清。丧失氢的星系发出光泡,光泡起头扩展,在冷冷、平静的星系间气体中构成洞。10亿年来,那些光泡遍及宇宙,几乎每个氢原子都被一分为二,量子和电子再次在宇宙平分别游荡——那一次不是火,而是再度电离的气体充满而消失中构成的雾霭。 我们还在领会第一批恒星是若何团结宇宙的。我们称之为“再电离化”,对它的领会次要通过它的末结。电离化的宇宙对可见光来说是通明的。当我们眺看宇宙,看到有些星系的古老光线从时间意义上的过往照射到我们面前,就能起头看到那些光在熄灭,就似乎看看倒放的宇宙影片。厚厚的中性气体扩散并覆盖星系,曲到星系几乎完全隐躲起来。
不外,所幸我们有办法扒开迷雾。可见光或许被吞噬,但波长更长的辐射能够畅行无阻,包罗红外线、微波和无线电,而恒星光是全频谱的。有了詹姆斯·韦布空间看远镜如许的新看远镜,我们能够捕获到星系光线中的红外部门,从而窥见再电离的时代。有了新射电看远镜,我们以至能做得更好,包罗领受中性氢自己发射或吸收的无线电波的低频。
弄清再电离化就等于领会了第一批恒星和星系。或许有朝一日,我们会看到那些恒星和星系穿透本身初生时的围裹,散发的细小光线越过,然后永久、彻底改动了暗中海洋。