哈勃望远镜最新成果：宇宙第一批恒星和星系的形成比预期还要早！

来自哈勃太空望远镜的新研究结果表明，早期宇宙中第一批恒星和星系的形成比之前预测的要早。天文学家着手研究第一代恒星III的证据，这些恒星最早可以追溯到宇宙只有5亿年的时候。对第一批星系的探索，仍然是现代天文学中的一个重大挑战。我们不知道宇宙中第一批恒星和星系是何时形成的，也不知道它们是如何形成的。

这些问题可以用哈勃太空望远镜通过深度成像观测来解决，哈勃望远镜可以让天文学家看到宇宙大爆炸后5亿年内的情况。由欧洲航天局Rachana Bhatawdekar领导的一个研究小组开始研究早期宇宙中的第一代恒星III，它们是由宇宙大爆炸中出现的原始物质“锻造”而成。这些恒星III肯定完全是由氢、氦和锂组成，在这些恒星的核心过程之前，存在的素可以产生更重元素，如氧、氮、碳和铁。

Bhatawdekar和研究团队通过使用哈勃太空望远镜研究星系团MACSJ0416及其平行场（由美国宇航局（NASA）斯皮策太空望远镜和欧洲南方天文台地面超大型望远镜提供的辅助数据），探测了宇宙大爆炸后大约5亿到10亿年的早期宇宙，在这个宇宙时间间隔内，没有发现这些第一代恒星III的证据。这一结果是使用哈勃太空望远镜广域3号相机和高级测量相机实现，这是哈勃前沿领域计划的一部分。

该计划（从2012年到2017年观测了6个遥远的星系团）对星系团及其后面的星系进行了有史以来最深入的观测，这些星系因引力透镜效应而被放大，从而揭示出比之前任何观测到的星系都暗10到100倍。前景星系团的质量足够大，可以弯曲和放大来自它们后面更远的光线。这使得哈勃可以使用这些宇宙放大镜（引力透镜）来研究超出其标称操作能力的天体。研究团队开发了一种新技术，可以从构成这些引力透镜的明亮前景星系中移除光线。

这使得天文学家能够发现比以前用哈勃望远镜观测到质量更低的星系，距离相当于宇宙不到10亿岁的时候。在宇宙时间的这一点上，缺乏奇异恒星群证据，以及许多低质量星系的识别，支持了这些星系最有可能是宇宙再电离候选者的说法。早期宇宙中的这段再电离期，是中性星际介质被第一批恒星和星系电离的时期。这些结果具有深远的天体物理影响，因为它们表明星系的形成时间比预测的要早得多。

这也有力地支持了早期宇宙中的低质量/微弱星系再电离的观点。这些结果还表明，恒星和星系的最早形成时间比哈勃太空望远镜探测到的时间要早得多，这为即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜研究宇宙最早的星系，留下了一个令人兴奋的进一步研究领域。

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博科园｜研究/来自：欧空局/哈勃信息中心

研究发表期刊《皇家天文学会月刊》

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