正在阅读: “绿豌豆”带来130亿年前宇宙再电离图景
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

“绿豌豆”带来130亿年前宇宙再电离图景

来源:科技日报2019-09-10 09:31

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  由天文爱好者发现的“绿豌豆”星系,正在帮助专业天文学家揭开宇宙黑暗时期的奥秘。

  近日,瑞士天文学家安妮·维汉研究发现,“绿豌豆”星系可能会发射出大量电离光子。这种电离光子就像魔法棒,能使宇宙中的中性氢(不带电)变成电离氢(带电)。由于“绿豌豆”星系与宇宙婴儿期的原初星系十分相似,天文学家推测宇宙再电离时期可能与原初星系有关。为了表彰安妮的研究,9月16日,瑞士国家科学基金会将授予她玛丽·海姆-沃格林奖。

  宇宙再电离是什么?“绿豌豆”能揭示宇宙早期历史的奥秘吗?

  整个宇宙近乎完全处于电离状态

  大约140亿年前,宇宙发生了大爆炸,之后随着膨胀,宇宙逐渐冷却下来。当降低到某一临界温度后,宇宙中的电子和质子会复合形成氢原子,拉开了宇宙黑暗时代的帷幕。在这个时期,整个宇宙中没有恒星也没有星系,到处都充满了中性氢原子,这一状态持续了几亿年。

  虽然这个时期的宇宙寒冷、没有光,但大量的氢原子开始在引力作用下不断塌缩,形成了最初的原恒星。随着第一代恒星诞生,宇宙黑暗时代谢幕,逐渐进入黎明时期。

  第一代恒星和星系形成后,天文学家观察到宇宙中的中性氢重新被大量电离,于是他们推测,第一代的恒星和星系发射出了大量电离光子,使其周围的中性氢发生电离。这一过程,就是宇宙再电离时期。

  “在宇宙的不同时期,氢的总体占比基本不变,但在宇宙再电离时期,中性氢和电离氢的比例随着时间流逝而发生变化。”中国科学院上海天文台研究员郑振亚长期从事宇宙再电离时期的观测研究,他在接受科技日报记者采访时表示,“宇宙再电离结束后一直到当前,宇宙近乎百分之百处于电离的状态。这是因为宇宙的紫外电离光子数目多、截面大,很多恒星和星系一直在放出紫外光子,紫外光子的产生大于它的消耗。所以,只要紫外光子足够多,就能使中性氢保持为电离状态。”郑振亚解释道。

  中性氢和电离氢的差异可以借助一种特别的发射线来识别,也就是“莱曼α辐射”,它是氢原子第一激发态到基态能级跃迁对应的辐射。郑振亚告诉记者,中性氢在转化成电离氢的过程中,有超过60%的概率会释放出莱曼α辐射,所以天文学家们可以借助莱曼α辐射的发射或吸收特征来了解宇宙中电离氢和中性氢的具体比例。

  天文学爱好者带来的重大发现

  通常,天文学家会结合宇宙微波背景辐射研究和宇宙早期星系研究,来揭示宇宙再电离的演化历史。

  这一次,安妮在宇宙再电离研究方面的突破离不开“绿豌豆”星系,这是天文爱好者在2009年发现的一批微型星系,距离地球15—50亿光年之遥。它们的体积不足银河系的十分之一,质量不足银河系的百分之一,但在这些星系内形成恒星的速度却要快10倍。

  郑振亚告诉记者:“实际上,‘绿豌豆’星系诞生在宇宙大爆炸100多亿年以后,它们并不是宇宙最早的星系。但由于‘绿豌豆’星系很矮、很小且致密,我们猜测它们与宇宙原初星系类似。”

  利用哈勃太空望远镜的观测数据,安妮及其团队证明“绿豌豆”星系确实会发射大量电离光子。专家表示,如果“绿豌豆”类似于原初星系,那么很可能是超过130亿年前的原初星系触发了宇宙再电离。

  郑振亚告诉记者,与银河系相比,原初星系质量比较小、紧凑致密,没有像银河系这样的旋臂存在。如果说,银河系看起来是个盘,那么原初星系就是一个点。

  受到观测水平限制,天文学家能搜集到的原初星系样本很少。2017年,郑振亚及其研究团队获得了一个宇宙早期(大爆炸后约8亿年)的星系样本,并由此发现当时的宇宙中星际介质里氢的电离比例约50%。“探索更早期的宇宙,揭开宇宙再电离的奥秘,有助于了解宇宙的整体演化过程,并理解宇宙中恒星和星系的形成与演化。”郑振亚说。代小佩

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平会见伊拉克总理阿卜杜勒-迈赫迪

  • 70年时光流影 70行见证发展

独家策划

推荐阅读
2019年9月23日5时10分,我国在西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式,成功发射第47、48颗北斗导航卫星。自1994年我国启动北斗一号系统工程建设,中国北斗砥砺前行,按照“三步走”发展战略,闯出了一条适合中国国情的创新发展道路。
2019-09-24 10:25
高粱中的一种基因能通过同时调节味道不好分子和有吸引力挥发物的产生,控制鸟类的进食行为。中国科学院遗传与发育生物学研究所研究人员通过一项全基因组关联研究,发现鞣酸1调控鸟类的进食行为——鸟类不喜欢的高粱品种含有野生型的鞣酸1基因,而鸟类喜欢的高粱品种含有突变的鞣酸1基因。
2019-09-24 10:23
那些靠近恒星运行的行星最终可能会被“吃掉”。美国加州大学洛杉矶分校的Alexander Stephan和同事计算了行星如何影响吞噬它们的恒星。这种变亮和奇怪的星云可作为一种信号,帮助人类寻找正在吞噬行星的恒星,或者那些刚刚吞噬了行星的恒星。
2019-09-24 10:20
日前,4组CF3燃料组件插入秦山二期4号机组反应堆进行考验,加上此前成功插入方家山核电2号机组的8组,目前已有12组CF3燃料组件成功应用。燃料组件是核反应堆的核心,CF3燃料组件是中核集团自主研制的先进核燃料元件品牌,被誉为最强中国“芯”。
2019-09-24 10:19
而李树辉用的是一个新品种,来自中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋团队的国审稻新品种“中科发5号”。在李家洋看来,目前“中科发”系列水稻的栽培方式仍有待提高,要在栽培管理与减肥减药的绿色生产方式上多下功夫。
2019-09-24 10:17
中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟及其同事彭承志、范靖云等与美国加州理工学院、澳大利亚昆士兰大学等单位人员合作,利用“墨子号”量子科学实验卫星对一类预言引力场导致量子退相干的理论模型进行了实验检验。
2019-09-24 10:15
9月23日,一场连接青岛、北京两地的5G物联网中央空调新品体验会在美丽的青岛启动,行业首款搭载了NB-IoT技术的5G物联网中央空调-- 海信5G物联网中央空调在体验会上正式揭开神秘面纱。
2019-09-24 10:37
目前,天文学家已发现4000多颗系外行星,研究这些行星的重要目标之一,就是找到另一个适宜人类居住的星球,为未知的将来寻找下一个家园。”  如果在大气的光谱中发现水蒸气,则可能意味着这个星球具有独特的温度、压强条件,以及液态水存在的可能。
2019-09-24 10:14
在此次研究中,科学家们利用广义相对论方程,计算了衰减的引力波信号和新生黑洞质量和自旋之间的关系。这一结果,与利用完整的引力波信号得到的新生黑洞的质量和自旋数据一致,也验证了黑洞的“无毛”定理。
2019-09-24 10:11
两只岩羊在西藏山南市洛扎县色乡海拔4000米左右的盘山路边,悠闲地吃着野果青草(9月22日摄)。在西藏山南市洛扎县色乡海拔4000米左右的盘山路上,一群岩羊悠闲地吃着野果青草,完全不介意来往的车辆、行人和近在咫尺的镜头。
2019-09-24 10:26
F/A-18战斗机“绿色大黄蜂”,其使用生物燃料和常规燃料各占50%的混合燃料。“英国所说的‘绿色’坦克可以定义为大大降低有毒物质和有害环境影响的新能源全电动或者混合动力坦克。
2019-09-24 10:10
学界的观点认为,人工智能可以解决3个层面的教育问题,分别是面向特殊人群的补偿性教育、针对常规业务的替代式教育以及服务个性发展的适应性教育。黄琰表示,作为此次智慧教育国家新一代人工智能开放创新平台的承建单位,好未来目前实现了多项技术的产品化应用。
2019-09-24 10:10
近日,科技日报记者在江南大学见到许正宏教授时,他正在实验室内忙碌着。今年48岁的许正宏,1989年就读于无锡轻工业学院发酵工程系发酵工程专业,现担任江南大学生物工程学院院长职务。
2019-09-24 10:06
在杜祥琬看来,对一个刚刚崭露头角的青年科学家来说,这次转型意味着巨大牺牲,核武器研制集体性强,需要隐姓埋名常年奔波。1965年9月底,于敏带领理论部几十位同志一起去上海华东计算所做计算物理实验,计算哪一个氢弹原理是可行的,创造历史的“百日会战”开始了。
2019-09-24 10:05
科学家研究称,如果全球变暖继续加剧,到2100年,全球96%的人口可能都无法摄取足够的ω-3脂肪酸,而这种天然脂肪酸对大脑发育十分重要。研究者发现,如果全球变暖继续加剧,DHA产量的下降加上人口的增长,可能会导致全球96%的人口无法从本国出产的鱼身上获取足够的DHA。
2019-09-24 10:04
包括欧核中心(CERN)科学家在内的一个国际团队,借助超级计算机聚焦大爆炸后瞬间诞生的原始黑洞,再现了光子与氢之间的交互。研究主要作者里卡多·穆尔吉亚表示,他们测试了一种假设,即暗物质由在原始宇宙形成的非恒星塌陷黑洞构成。
2019-09-24 10:02
嫦娥四号“”玉兔二号“进驻图卢兹太空城活动。“嫦娥”和“玉兔”的入驻不仅为欧洲观众了解中国航天成果打开新窗口,同时也是中法航天合作不断深化的又一缩影。勒加尔说,在2018年马克龙总统访华期间,中法双方在航天领域签署一系列重要合作文件,马克龙总统还专程到访中国航天科技集团有限公司五院参观。
2019-09-24 09:29
9月20日,有着“人造太阳”之称的国际热核聚变实验堆(ITER)的首个大型超导磁体线圈——极向场6号线圈(PF6线圈)在安徽省合肥市竣工交付,其将通过海运方式运送至法国ITER现场。该线圈由9个绕制成双饼结构的线圈本体(铌钛超导导体)以及一系列支撑附件组成,总重达400吨,相当于两架波音747飞机的重量。
2019-09-23 09:26
在巴西释放的转基因蚊子可抵御传染病。图片来源:PAULO FRIEDMAN  英国生物技术公司Oxitec一直在测试转基因蚊子能否抑制寨卡病毒或登革热等蚊媒病毒的传播。论文作者和Oxitec都同意,没有证据表明这些经过转基因操作的蚊子会比野生蚊子带给人类更大的危害。
2019-09-23 09:25
中国中医科学院青蒿素研究中心即将在这里落成,一个崭新的中医药科研平台的建设终于在屠呦呦的数次上书、不断努力下尘埃落定。她带的第一个博士生,现任首都医科大学中医药学院中药药剂学系系主任的王满元也记得屠呦呦对他科研生涯的启蒙。
2019-09-23 09:25
加载更多