宇宙的“第一缕曙光”

曹　爽

科学家们认为,发生在137亿年前的大爆炸创造了宇宙,大约1亿年后,氢原子开始聚合燃烧,产生了明亮燃烧的恒星,但这些恒星究竟是个什么样子呢?科学家至今没有搞清楚｡美国天文学家声称,他们可能发现了宇宙的“第一缕曙光”｡

130亿年前宇宙的雏形

据美国宇航局驻马里兰的戈达德太空飞行中心的研究人员说,他们相信已经捕捉到早已消失了的恒星的辐射痕迹,这些恒星是在宇宙的婴儿时期诞生的｡如果上述发现能够被最终证实,该研究将首次向人们展示出距今130亿年前宇宙刚诞生时的雏形,同时有望揭示宇宙中各个星系在“大爆炸”发生仅数亿年后开始形成时,整个宇宙的变化情景｡

这项研究虽然不是结论性的,但它是证明这些早期恒星存在的证据｡研究人员认为,这些恒星产生并形成了包括太阳在内的原始物质｡天体物理学家亚历山大•卡什林斯基说:“它们出现在什么地方,到底有多大,到底有多明,它们是否还存在着,我们都不能肯定｡我们认为,我们能做到的就是获得这些恒星的最初的信息｡”

卡什林斯基的研究小组使用斯皮策太空望远镜测量宇宙射线,以小长条的形式出现在天空中｡接着,研究人员删除所有已知的银河系的辐射,他们认为,剩下的射线就是这些早期恒星发出的｡这项试验就像是在一个大型露天体育场里,录下所有人的喊叫声进行删除,留下那一个想要得到的人的声音｡

“第一缕曙光”可能来自天龙星座的第三星族

据来自戈达德研究中心的科研人员介绍,利用斯皮策太空望远镜上携带的红外线阵列照相机,研究小组对天龙座星云进行了10小时的拍摄,捕捉到了正在扩散的红外光,它们的能量比光学光和我们肉眼可见的光还要低｡

经过后期图像分离处理,在删除其他的射线后,研究人员成功地获得了该区域弥漫着红外辐射的高清晰图像｡戈达德的研究小组表示,这些光线可能来自天龙星座的第三星族,这是一假定的恒星家族,天文学家认为,该星族形成的时间比其他星族都要早(第一星族和第二星族都是依据被发现的时间先后命名的｡

此次观测拍摄到的这些宇宙红外射线,极有可能就是大爆炸后出现的第一批恒星发出的,或者是由跌入第一批黑洞中的高温气体发出的｡科学家描述说,观测这些红外射线,就像夜晚在飞机上观看一座远处的城市,灯光太远,又非常弱,所以想看清某一个物体是个什么样子是不可能的｡同样,由于这些光线来自非常遥远的宇宙深处,因而要想分辨出它们是哪些恒星发出来的也不是容易做到的｡

此次通过斯皮策望远镜观测,发现与美国宇航局的宇宙背景探测卫星20世纪90年代所观测的结果是一致的｡当时这颗探测卫星的探测结果显示,宇宙可能有一个红外背景,它与天文学家已知的恒星并无联系｡

这次观测也支持了美国宇航局威尔金森微波探测器在2003年进行的观测结果｡当时天文家们根据这一结果估计,在“大爆炸”发生2亿~4亿年后,最先形成的恒星首次发光｡

第一批恒星发出“宇宙之光”

科学家提出的关于宇宙诞生理论表明,宇宙诞生距今137亿年前发生了一次“大爆炸”,空间､时间和物质由此诞生｡宇宙诞生初期是由温度极高､密度极大､体积极小的物质组成,这些物质迅速膨胀,由热到冷､由密到稀｡而在大爆炸发生大约2亿年后,第一批恒星才开始发出“宇宙之光”｡

宇宙理论学家表示,宇宙出现的第一批恒星,可能比地球和太阳的质量大100倍以上,而且温度极高,也非常亮,只是都非常短命,每一颗恒星只能燃烧几百万年｡随着宇宙的不断膨胀,天龙星座第三星族的恒星发出的紫外线光,将被红移或伸展成低能量的光｡这些光现在是可以用红外线观测仪观测到的｡

卡什林斯基研究小组成员约翰•玛瑟博士表示:“我们最初拍摄到的图像里包含着我们都熟悉的那些恒星和星系发出的光线,我们随后删除了我们所有已知的东西——包括恒星和星系发出的光线,不论是远的还是近的｡那么,照片中留下来的部分就没有了恒星和星系,只剩下了这些带有巨大斑点的红外光,我们认为,这可能就是在宇宙诞生之初形成的那些最早的恒星发出的光｡”

第一缕星光有助于揭示宇宙如何亮起来的秘密

卡什林斯基博士认为,我们现在可以看到宇宙诞生初期的天体发出的光的集合,尽管那些发光的恒星早就在宇宙中衰亡消失了,但是它们发出的光和能量仍在宇宙中穿行｡

如果这个研究小组的结论正确的话,那么这个研究将会有助于人类理解宇宙最初是怎么亮起来的｡

哈佛大学的天文学教授阿维•罗布并没有参与这一研究,不过他表示,最初的宇宙也许是黑暗的,时间持续了50万年之久｡之后,氢开始结合成明亮的燃烧的星星,比现在的太阳明亮几百倍,甚至万倍,而且这些星星就是卡什林斯基的研究小组希望能够找到的｡罗布说:“这一研究令人兴奋就在于,我们第一次在研究早期星星潜在的证据及第一缕星光是怎么产生的,是什么时候形成的｡”

加利福尼亚理工学院的一个没有参与这一研究的天文学教授理查德•埃利斯谨慎地同意卡什林斯基的观点,埃利斯说:“如果在这些观测背景信号方面发生一个小小的的失误,也会导致欺骗性的结果｡”但他在接受记者采访时说,由于技术的局限性,卡什林斯基的研究小组所做的工作是最好的工作｡他还说:“我没有发现这些分析中有什么错误,当然下一步还得由天文学家来进一步证明它的正确性｡”

著名的科学系统与应用科学家理查德•阿伦特透露,未来的太空探索任务,将进一步利用最先进的技术,进行更深入､更准确的观测｡