哈勃望遠(yuǎn)鏡最新成果宇宙第一批恒星和星系的形成比預(yù)期還要早！

來(lái)自哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的新研究結(jié)果表明，早期宇宙中第一批恒星和星系的形成比之前預(yù)測(cè)的要早。天文學(xué)家著手研究第一代恒星III的證據(jù)，這些恒星最早可以追溯到宇宙只有5億年的時(shí)候。對(duì)第一批星系的探索，仍然是現(xiàn)代天文學(xué)中的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。我們不知道宇宙中第一批恒星和星系是何時(shí)形成的，也不知道它們是如何形成的。

這些問題可以用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡通過深度成像觀測(cè)來(lái)解決，哈勃望遠(yuǎn)鏡可以讓天文學(xué)家看到宇宙大爆炸后5億年內(nèi)的情況。由歐洲航天局Rachana Bhatawdekar領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組開始研究早期宇宙中的第一代恒星III，它們是由宇宙大爆炸中出現(xiàn)的原始物質(zhì)“鍛造”而成。這些恒星III肯定完全是由氫、氦和鋰組成，在這些恒星的核心過程之前，存在的素可以產(chǎn)生更重元素，如氧、氮、碳和鐵。

Bhatawdekar和研究團(tuán)隊(duì)通過使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡研究星系團(tuán)MACSJ0416及其平行場(chǎng)（由美國(guó)宇航局（NASA）斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡和歐洲南方天文臺(tái)地面超大型望遠(yuǎn)鏡提供的輔助數(shù)據(jù)），探測(cè)了宇宙大爆炸后大約5億到10億年的早期宇宙，在這個(gè)宇宙時(shí)間間隔內(nèi)，沒有發(fā)現(xiàn)這些第一代恒星III的證據(jù)。這一結(jié)果是使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡廣域3號(hào)相機(jī)和高級(jí)測(cè)量相機(jī)實(shí)現(xiàn)，這是哈勃前沿領(lǐng)域計(jì)劃的一部分。

該計(jì)劃（從2012年到2017年觀測(cè)了6個(gè)遙遠(yuǎn)的星系團(tuán)）對(duì)星系團(tuán)及其后面的星系進(jìn)行了有史以來(lái)最深入的觀測(cè)，這些星系因引力透鏡效應(yīng)而被放大，從而揭示出比之前任何觀測(cè)到的星系都暗10到100倍。前景星系團(tuán)的質(zhì)量足夠大，可以彎曲和放大來(lái)自它們后面更遠(yuǎn)的光線。這使得哈勃可以使用這些宇宙放大鏡（引力透鏡）來(lái)研究超出其標(biāo)稱操作能力的天體。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新技術(shù)，可以從構(gòu)成這些引力透鏡的明亮前景星系中移除光線。

這使得天文學(xué)家能夠發(fā)現(xiàn)比以前用哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到質(zhì)量更低的星系，距離相當(dāng)于宇宙不到10億歲的時(shí)候。在宇宙時(shí)間的這一點(diǎn)上，缺乏奇異恒星群證據(jù)，以及許多低質(zhì)量星系的識(shí)別，支持了這些星系最有可能是宇宙再電離候選者的說法。早期宇宙中的這段再電離期，是中性星際介質(zhì)被第一批恒星和星系電離的時(shí)期。這些結(jié)果具有深遠(yuǎn)的天體物理影響，因?yàn)樗鼈儽砻餍窍档男纬蓵r(shí)間比預(yù)測(cè)的要早得多。

這也有力地支持了早期宇宙中的低質(zhì)量/微弱星系再電離的觀點(diǎn)。這些結(jié)果還表明，恒星和星系的最早形成時(shí)間比哈勃太空望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到的時(shí)間要早得多，這為即將到來(lái)的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡研究宇宙最早的星系，留下了一個(gè)令人興奮的進(jìn)一步研究領(lǐng)域。

博科園｜研究/來(lái)自：歐空局/哈勃信息中心