探測器發現遠古宇宙中第一代恆星發出的光線

 

  美國宇航局費米伽馬射線探測器數據顯示宇宙第一代恆星發出的光線,為大爆炸發生後六億年左右的耀變體所發出,由此可揭開早期宇宙中關於的恆星各大謎團

  據國外媒體報道,天文學家探測到來自宇宙中“第一縷”光線,其產生於第一批新誕生的恆星,這些星光幾乎與時間一樣古老。在距今137億年前的宇宙大爆炸發生後,較短的時間內宇宙經歷了極高的溫度並逐漸冷卻下來,此環境足以滿足原子的形成,並最終導致宇宙中第一批恆星的誕生。當這些恆星的核聚變被點燃後,產生的光線開始“填補”宇宙的每個角落,隨著每一代恆星的出現,宇宙被“照亮”了。

  現在,天文學家從遙遠恆星光中篩選出河外星系背景光(EBL),其來自於曾經存在於早期宇宙中的第一批恆星世界。根據位於加利福利亞州SLAC國家加速器實驗室的天體物理學家、本項實驗的發起人馬可·阿耶洛(Marco Ajello)介紹:“河外星系背景光來自宇宙中的所有天體,不僅包含所有的恆星,也包含所有的黑洞。”顯然在河外星系背景光中也包含了宇宙中出現的第一個大質量恆星的光線,鑒於目前我們對恆星所發出的各波段輻射有著較為深入的研究,因此我們可以通過探測河外星系背景光來發現宇宙第一代恆星光。

  馬可·阿耶洛和他的研究團隊並沒有直接測量河外星系背景光,但他們在分析由美國宇航局費米伽馬射線探測器所探測到的遙遠黑洞信息時察覺到它們的蹤跡。費米探測器的研究對像被稱為“耀變體”,這是一種高變能量源的天體,如光劇變類星體和蠍虎座BL型天體,這些輻射便是由處於星系中央的超大質量黑洞在吞噬大量物質時所發出的,酷似宇宙的“燈塔”。由於河外星系背景光的存在,可造成這些耀變體所發出的“光”變暗,這樣便可以通過對相關的量化計算得出在我們與耀變體之間所存在的河外星系背景光情況。耀變體分佈在宇宙中各處,因此我們可以測量出不同方向上的河外星系背景光。

  本項研究可探測到宇宙大爆炸後僅6億年時空中存在的恆星光線,這段時期也可認為宇宙處於較早的嬰兒期。科學家們認為早期宇宙中存在的恆星與我們今天宇宙中的恆星有著相當的差別,一般情況下第一代恆星的質量非常大,可達到我們太陽質量的數百倍,此外亮等、溫度也超過現在的恆星,但其生命週期卻比現有的恆星短。新的探測將幫助天文學家回答有關宇宙第一代恆星的最基本問題,比如它們是如何快速形成的,以及在宇宙誕生後多久才演化出第一批恆星。科學家們已經發現宇宙中首批恆星的形成高峰低於以往的預期。

  最終,研究人員想進一步縮小該參數的範圍,並希望通過未來的觀測技術探測到這些遙遠恆星世界的信號,比如被喻為哈勃空間望遠鏡繼任者的美國宇航局詹姆斯·韋伯空間望遠鏡,預計該平台將在2018年才可服役。天體物理學家馬可·阿耶洛認為探測這些恆星的信號對研究而言是非常重要的,但根據目前的天文觀測技術還是不太可能做到,韋伯望遠鏡在服役的幾年內可能無法看到宇宙誕生後演化的第一批星系。通過該方法我們已經能對早期宇宙中的恆星數量以及角色進行設置限定條件和大概的確認。





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