宇宙深处哈勃又有重大发现

长久以来，天文学家认为他们无法直接观测到宇宙最早期星系所发出的特定类型光线。理论上，大爆炸后充斥于宇宙各处的浓厚中性氢气云，会将这些高能光子完全吸收。然而，一项最新的天文突破打破了这个僵局。利用美国航空航天局（NASA）的哈伯太空望远镜（Hubble Space Telescope），科学家成功侦测到一个存在于大爆炸后仅14亿年的星系所发出的紫外光，为探索宇宙黎明提供了关键线索。

穿透“迷雾”的奇迹之光

在宇宙最初的十亿年间，星系间的太空充满了中性氢气，这些气体会强力吸收高能紫外光，使宇宙处于不透明的状态。直到“再电离时代”（Era of Reionization）展开，第一代恒星与星系发出的强烈辐射将氢原子游离（剥离电子），宇宙才逐渐变得透明。科学家花费数十年试图厘清究竟是哪些星系主导了这一转变，而编号为MXDFz4.4的新发现星系，正是这块宇宙拼图中空缺已久的核心关键。

“观测到这样的星系原本被认为是不可能的”，这个新研究的主要作者、太空望远镜科学研究所（STScI）的博士后研究员伊利亚斯?古瓦茨（Ilias Goovaerts）指出，“研究人员原以为早期宇宙的中性氢‘迷雾’会浓厚到无法让游离光穿透。但哈伯不仅捕捉到了那道光，还揭示了该星系惊人的细节。”

这道光在太空中旅行了超过120亿年才抵达地球。在漫长的旅途中，宇宙的持续膨胀将这些原始紫外光的波长大幅拉伸至红外波段。哈伯太空望远镜凭借其精密的太空观测能力，让捕捉这道微弱讯号成为可能。

哈伯望远镜拍摄到的来自宇宙最早期星系的紫外光。(NASA)

极致的星系爆发：年轻大质量恒星的威力

深入分析显示，MXDFz4.4拥有极端活跃的恒星形成活动。它的体积大约比银河系小100倍，但其恒星生成速率却高出银河系足足10倍。

该星系内部聚集了大量年轻、炽热且质量巨大的恒星。这些恒星会释放出强烈的紫外线辐射，足以电离周围的氢气。研究团队估计，这些高能游离光子中，有高达50%至100%成功逃离了星系内部气体的束缚。

此外，大质量恒星的寿命极短（仅数百万年），随后便会以剧烈的超新星爆炸结束生命。这些爆炸释放出的巨大能量在星际介质中轰出了大型开口，进一步打通了光线逃逸的通道。

多座顶尖望远镜携手解密

这项重大发现并非单一仪器的功劳，而是多座世界级望远镜跨领域合作的成果：

NASA的詹姆斯?韦伯太空望远镜（JWST）： 提供了关键的近红外观测数据，让天文学家得以精确测量该星系的质量、分析其较年老的恒星族群，并重建完整的恒星演化史。

欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）： 提供了地面光谱确认，进一步佐证了该星系的精确年龄与距离。

比对韦伯与哈伯的数据显示，MXDFz4.4内部的较年老恒星温度较低且质量较小，并非改变周围气体环境的主因；真正促成光线外泄的，是近期发生的爆发性年轻恒星潮。研究共同作者、太空望远镜科学研究所哈伯副任务主管马克?拉费尔斯基（Marc Rafelski）强调：“如果没有韦伯协助厘清我们在哈伯影像中所见的细节，我们将无法得出这些严谨的结论。”

探寻宇宙真相的开拓者

拉费尔斯基表示，在此之前，天文学家虽然在类似的时间点发现过不少星系，却从未在其中侦测到逃逸的游离光子，这使得MXDFz4.4在现阶段显得独一无二。

此前确认发出游离光的记录，仅存在于大爆炸后16亿年及20亿年的极少数案例中；而MXDFz4.4则将这类观测推进到了更接近再电离时代尾声的关键节点。

2023年，詹姆斯?韦伯太空望远镜的观测显示，大爆炸后9亿年的星系产生了足以电离周围气体的辐射。MXDFz4.4补上了另一块缺失的拼图，首度展示这种高能光线究竟是如何从星系内部逃逸出来的。

随着新一代望远镜的强大观测能力全面展开，科学家预期未来将能发现更多类似的星系。

“哈伯对MXDFz4.4的观测，让我们得以在更接近再电离时代的时间点检验理论模型。”拉费尔斯基总结道，“找到更多星系样本----尤其是在稍晚的宇宙时期，那里有更大的样本可供取得----将有助于我们精进测量数据，彻底弄清楚究竟是什么力量最终拨开了宇宙的迷雾。”