宇宙的“第一縷曙光”

曹　爽

科學家們認為,發生在137億年前的大爆炸創造了宇宙,大約1億年后,氫原子開始聚合燃燒,產生了明亮燃燒的恒星,但這些恒星究竟是個什么樣子呢?科學家至今沒有搞清楚?美國天文學家聲稱,他們可能發現了宇宙的“第一縷曙光”?

130億年前宇宙的雛形

據美國宇航局駐馬里蘭的戈達德太空飛行中心的研究人員說,他們相信已經捕捉到早已消失了的恒星的輻射痕跡,這些恒星是在宇宙的嬰兒時期誕生的?如果上述發現能夠被最終證實,該研究將首次向人們展示出距今130億年前宇宙剛誕生時的雛形,同時有望揭示宇宙中各個星系在“大爆炸”發生僅數億年后開始形成時,整個宇宙的變化情景?

這項研究雖然不是結論性的,但它是證明這些早期恒星存在的證據?研究人員認為,這些恒星產生并形成了包括太陽在內的原始物質?天體物理學家亞歷山大?卡什林斯基說:“它們出現在什么地方,到底有多大,到底有多明,它們是否還存在著,我們都不能肯定?我們認為,我們能做到的就是獲得這些恒星的最初的信息?”

卡什林斯基的研究小組使用斯皮策太空望遠鏡測量宇宙射線,以小長條的形式出現在天空中?接著,研究人員刪除所有已知的銀河系的輻射,他們認為,剩下的射線就是這些早期恒星發出的?這項試驗就像是在一個大型露天體育場里,錄下所有人的喊叫聲進行刪除,留下那一個想要得到的人的聲音?

“第一縷曙光”可能來自天龍星座的第三星族

據來自戈達德研究中心的科研人員介紹,利用斯皮策太空望遠鏡上攜帶的紅外線陣列照相機,研究小組對天龍座星云進行了10小時的拍攝,捕捉到了正在擴散的紅外光,它們的能量比光學光和我們肉眼可見的光還要低?

經過后期圖像分離處理,在刪除其他的射線后,研究人員成功地獲得了該區域彌漫著紅外輻射的高清晰圖像?戈達德的研究小組表示,這些光線可能來自天龍星座的第三星族,這是一假定的恒星家族,天文學家認為,該星族形成的時間比其他星族都要早(第一星族和第二星族都是依據被發現的時間先后命名的?

此次觀測拍攝到的這些宇宙紅外射線,極有可能就是大爆炸后出現的第一批恒星發出的,或者是由跌入第一批黑洞中的高溫氣體發出的?科學家描述說,觀測這些紅外射線,就像夜晚在飛機上觀看一座遠處的城市,燈光太遠,又非常弱,所以想看清某一個物體是個什么樣子是不可能的?同樣,由于這些光線來自非常遙遠的宇宙深處,因而要想分辨出它們是哪些恒星發出來的也不是容易做到的?

此次通過斯皮策望遠鏡觀測,發現與美國宇航局的宇宙背景探測衛星20世紀90年代所觀測的結果是一致的?當時這顆探測衛星的探測結果顯示,宇宙可能有一個紅外背景,它與天文學家已知的恒星并無聯系?

這次觀測也支持了美國宇航局威爾金森微波探測器在2003年進行的觀測結果?當時天文家們根據這一結果估計,在“大爆炸”發生2億~4億年后,最先形成的恒星首次發光?

第一批恒星發出“宇宙之光”

科學家提出的關于宇宙誕生理論表明,宇宙誕生距今137億年前發生了一次“大爆炸”,空間?時間和物質由此誕生?宇宙誕生初期是由溫度極高?密度極大?體積極小的物質組成,這些物質迅速膨脹,由熱到冷?由密到稀?而在大爆炸發生大約2億年后,第一批恒星才開始發出“宇宙之光”?

宇宙理論學家表示,宇宙出現的第一批恒星,可能比地球和太陽的質量大100倍以上,而且溫度極高,也非常亮,只是都非常短命,每一顆恒星只能燃燒幾百萬年?隨著宇宙的不斷膨脹,天龍星座第三星族的恒星發出的紫外線光,將被紅移或伸展成低能量的光?這些光現在是可以用紅外線觀測儀觀測到的?

卡什林斯基研究小組成員約翰?瑪瑟博士表示:“我們最初拍攝到的圖像里包含著我們都熟悉的那些恒星和星系發出的光線,我們隨后刪除了我們所有已知的東西——包括恒星和星系發出的光線,不論是遠的還是近的?那么,照片中留下來的部分就沒有了恒星和星系,只剩下了這些帶有巨大斑點的紅外光,我們認為,這可能就是在宇宙誕生之初形成的那些最早的恒星發出的光?”

第一縷星光有助于揭示宇宙如何亮起來的秘密

卡什林斯基博士認為,我們現在可以看到宇宙誕生初期的天體發出的光的集合,盡管那些發光的恒星早就在宇宙中衰亡消失了,但是它們發出的光和能量仍在宇宙中穿行?

如果這個研究小組的結論正確的話,那么這個研究將會有助于人類理解宇宙最初是怎么亮起來的?

哈佛大學的天文學教授阿維?羅布并沒有參與這一研究,不過他表示,最初的宇宙也許是黑暗的,時間持續了50萬年之久?之后,氫開始結合成明亮的燃燒的星星,比現在的太陽明亮幾百倍,甚至萬倍,而且這些星星就是卡什林斯基的研究小組希望能夠找到的?羅布說:“這一研究令人興奮就在于,我們第一次在研究早期星星潛在的證據及第一縷星光是怎么產生的,是什么時候形成的?”

加利福尼亞理工學院的一個沒有參與這一研究的天文學教授理查德?埃利斯謹慎地同意卡什林斯基的觀點,埃利斯說:“如果在這些觀測背景信號方面發生一個小小的的失誤,也會導致欺騙性的結果?”但他在接受記者采訪時說,由于技術的局限性,卡什林斯基的研究小組所做的工作是最好的工作?他還說:“我沒有發現這些分析中有什么錯誤,當然下一步還得由天文學家來進一步證明它的正確性?”

著名的科學系統與應用科學家理查德?阿倫特透露,未來的太空探索任務,將進一步利用最先進的技術,進行更深入?更準確的觀測?