天文學家利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）證明，微弱的微型星系清除了早期宇宙中模糊的氫原子霧，使星光首次穿過宇宙。
這項研究今天發表在《自然1》雜誌上，提供了證據，證明比銀河系小約100倍的矮星系觸發了乙個稱為再電離的過程，這改變了宇宙歷史的程序。 “宇宙已經變得透明，”巴黎天體物理學研究所的天體物理學家、該研究的主要作者哈基姆·阿特克（Hakeem Artek）說。 “正是因為再電離，我們才能看到遙遠的星系。 ”
從宇宙黑暗時代崛起。
在宇宙大之後的大約38萬年裡，宇宙是乙個熾熱、緻密的亞原子粒子熔爐。 當宇宙冷卻時，自由電子和質子結合形成由中性氫原子組成的氣體。
接下來是一段沉悶的黑暗時期。 這種情況一直持續到氣體在某些地方坍塌並合併形成第一批恆星，產生紫外線。 然而，滲透到宇宙中的剩餘氣體要麼吸收，要麼分散這種光。 因此，宇宙就像乙個霧濛濛的森林，點綴著昏暗閃爍的螢火蟲，光源只能在很短的距離看到。
天文學家探測到來自宇宙中第一顆恆星的光。
為了使空間透明，有必要用強大的“電離”輻射轟擊這種氣體，這種輻射可以將中性氫原子轉化為帶電氫粒子或離子。 這三個候選者是被稱為類星體的高能光射流，由超大質量黑洞提供動力; 與銀河系大小差不多的大質量星系; 最後，還有“小魚”——矮星系。
明尼阿波利斯明尼蘇達大學的天體物理學家克勞迪婭·斯卡拉塔（Claudia Scarrata）說，大質量星系吸收了大量的紫外線。 也許類星體太少，無法協調整個過程。 然而，矮星系足夠小，可以很容易地逃避它們產生的紫外線。
對靠近地球的年輕矮星系的觀測表明，它們可以發射電離輻射。 位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的天體物理學家詹姆斯·羅茲（James Rhoads）說，“沒有什麼比實際從早期星系獲取資料更能證實這一點了。 然而，再電離時代的矮星系太小太暗而無法探測到——即使是JWST。
兩架望遠鏡的故事。
為了克服這個問題，作者利用了“天然望遠鏡”：乙個距離地球約120萬秒差距的星系團。 這個星團是如此之大，以至於它扭曲了通過它的光，從而放大了從地球上觀察到的透鏡後面的任何光源。
作者用這個鏡頭觀察了再電離時代的八個矮星系，當時宇宙的年齡不到10億年。 這些星系是當時觀測到的最暗的天體。
天文學家很高興第一次看到乙個孤獨的黑洞。
利用JWST收集的資料，天文學家分析了這些星系的紫外線波長。 這使得研究小組能夠估計，即使是這些微小的小星系也可以很容易地去除周圍的氫。 研究人員還估計，即使5%的電離輻射逃逸到星際空間，矮星系的數量也足以在宇宙大10億年後電離整個宇宙。
羅茲說，小星系是宇宙中第乙個形成的星系，這“可能更容易在宇宙歷史的早期開始[再電離]過程”。 當每個星系發出輻射時，它有效地吹出乙個透明的氣泡，膨脹成中性氣體。 最終，來自所有星系的所有氣泡重疊以完成轉換。
矮星系吹出的氣泡比類星體和大質量星系產生的氣泡小，這種小氣泡可以確保再電離在整個宇宙中均勻進行。 這反過來又對今天的宇宙結構產生了影響，Atek說。