韦伯太空望远镜观测到宇宙本应不透明时的氢排放线

“每个人看到 REDSHIFT 13 上的队伍都太疯狂了，”一位作者解释道。

附近的星系应该显示出发射线，而更远的过去则不会如此。

图片来源：ESA/Hubble 和 NASA，D. Rosario；鸣谢：L. Shatz

拥有可以越来越远地观察过去的望远镜的伟大之处在于我们对在那里看到的东西感到惊讶。 

通过红外 JWST，我们希望更多地了解星系的形成，并解开超大质量黑洞如何变得如此之大的谜团。但当我们进一步回顾过去时，我们还是感到有些惊讶。 

距我们约 330 亿光年的 JADES-GS-z13-1-LA 星系就解开了这样一个谜团。该星系的红移为 13，这是衡量星系的光线因宇宙膨胀而被拉伸的程度的指标。红移 13 意味着来自银河系的光从大爆炸后约 3.3 亿年就开始向我们传播。

我们观察到了一些更古老的星系，但这个星系特别奇怪。让它如此奇怪的是它的光谱，它显示出莱曼α（氢发射线）的一个大尖峰。虽然恒星是由氢组成的 - 所以这可能看起来不太奇怪 - 这是我们没想到会在宇宙早期看到的发射线。

这篇新论文的作者、天文学家凯文·海恩莱恩（Kevin Hainline）表示：“这是狂野的。这是一条来自氢气的‘发射线’，其中电子下降到一个能级并释放出具有特定紫外线能量的光子。”已经过同行评审，在 X (Twitter) 上进行了解释。 

“这种发射经常在*附近的*星系中看到。但是当我们回到过去时，我们发现宇宙有一个时期对紫外线辐射非常不透明。宇宙在十亿年的时间里从不透明变成半透明。大约几年后，第一批恒星和类星体‘重新电离’了各处的氢气。”

在宇宙“黑暗时代”，宇宙中充满了这种氢的厚厚“雾气”，随着恒星和星系的形成，这种“雾气”逐渐消散。天文学家相信，到红移 6 号（大约距我们过去 127.16 亿年）时，这一过程就已经完成。但在此之前，紫外线应该越来越难以看到，因为它会被越来越多的失去电子的氢所遮蔽。

“大家看到 REDSHIFT 13 的队伍真是疯了，”Hainline 继续说道。 “令人震惊的是，当我们在 JADES 数据中看到它时，我们几乎把焦点从我们对 JADES-GS-z14-0 的确认上转移开，因为它是如此前所未有。这束光是如何穿过不透明的宇宙到达我们身边的？ ？”

不幸的是，我们无法解释为什么这个星系的氢发射线在宇宙的早期就可见。天体物理学家很快指出，修正牛顿动力学（MOND）预测再电离发生的时间将早于标准模型的预测。然而，现在提出新的物理学还为时过早，研究小组认为，吸积的超大质量黑洞和相关的电离锥可能为广泛的莱曼-阿尔法线提供另一种解释。

目前，我们将不得不等待对早期宇宙的进一步观测，以获得更多关于这里正在发生的事情的线索。

该研究已发布到预印本服务器 arXiv。