你可能也好奇過:宇宙最早的時(shí)候,是什么樣子的?不是你現(xiàn)在看到的這樣,星星點(diǎn)點(diǎn),清澈深邃。最初的宇宙,其實(shí)是一鍋濃湯,更準(zhǔn)確地說,是一片伸手不見五指的濃霧。而科學(xué)家剛剛發(fā)現(xiàn),有一個(gè)小不點(diǎn),可能是最早在濃霧里點(diǎn)起一把火的“縱火犯”之一。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)的核心,是一個(gè)名字聽起來像Wi-Fi密碼的星系:MXDFz4.4。我們之所以能看到它,是因?yàn)楣胀h(yuǎn)鏡捕捉到了一種特殊的光——那種能把氫氣“燒”到透明的紫外線。說人話就是,這個(gè)星系自己發(fā)出的光,像一把火,燒穿了包裹著它的氫氣濃霧,讓光芒透了出來。這在以前被認(rèn)為是不可能的,因?yàn)榘凑赵械睦斫猓缙谟钪娴臐忪F太厚了,這種光根本跑不出來,半路就會被“悶死”。但MXDFz4.4偏偏就這么干了,它成了人類迄今為止,在宇宙黎明時(shí)分抓到的第一個(gè)這種類型的星系。
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這就要說到一個(gè)困擾了天文學(xué)家?guī)资甑闹i案:宇宙是怎么從一片烏漆嘛黑,變得清澈透明的?這個(gè)過程,天文學(xué)上有個(gè)專門的稱呼,叫“再電離時(shí)代”。你可以把它想象成宇宙剛誕生那十幾億年里,整個(gè)空間充滿了濃稠的氫氣霧霾,紫外線這種高能光線根本寸步難行。然后,不知道發(fā)生了什么,這層霧霾被慢慢清除了,宇宙才亮了起來。到底是什么東西提供了那么大的能量,干了這件大事?科學(xué)家們爭論了很久,而哈勃望遠(yuǎn)鏡這回可能終于逮到了“作案現(xiàn)場”。
MXDFz4.4這個(gè)星系,我們看到的它是宇宙大爆炸后僅僅14億年時(shí)的樣子,正好在濃霧最深的那個(gè)時(shí)期。讓研究人員最興奮的點(diǎn)在于,哈勃直接探測到了它發(fā)出的電離光,這正是那種能夠讓氫氣變得透明的紫外線光。這就像一個(gè)偵探在犯罪現(xiàn)場直接拍到了嫌疑人正在動(dòng)手的畫面。原文里用到“culprit”這個(gè)詞,就很形象,是哈勃抓到了正在“作案”的元兇。
那么,這個(gè)小不點(diǎn)憑什么這么猛?答案很反直覺:恰恰因?yàn)樗 XDFz4.4的個(gè)頭非常迷你,大概只有我們銀河系的百分之一。但你千萬別被它的身材騙了,它是個(gè)十足的工作狂。它制造新恒星的速度,是銀河系的十倍。把那么多年輕、滾燙、巨大個(gè)頭的恒星塞進(jìn)一個(gè)這么小的空間里,會產(chǎn)生什么效果?這等于是在星系內(nèi)部建了一座宇宙級的高溫熔爐。研究人員推測,正是這個(gè)“熔爐”產(chǎn)生的強(qiáng)烈紫外線,有一半甚至全部,直接鑿穿了周圍的氣體墻,像激光一樣射進(jìn)了宇宙空間。
故事到這里還沒完。光靠恒星自己燒,可能還不夠過癮。那些大質(zhì)量恒星的另一個(gè)身份,是“拆遷隊(duì)”。它們燒得快,死得也快,往往在幾百萬年內(nèi)就會把自己炸掉,變成超新星。每一次這樣的爆炸,都會在周圍的氣體里撕開一個(gè)巨大的空洞。想象一下,一個(gè)塞滿了炸彈的工廠,一邊生產(chǎn)火焰,一邊連環(huán)爆炸,每一次爆炸都給火焰打開一扇新的窗戶。這個(gè)星系,就是這么粗暴地把自己的街區(qū)給炸得清清爽爽,讓光直接跑了出去。
當(dāng)然,哈勃再強(qiáng)大,也不可能一個(gè)人就把案子破了。這次發(fā)現(xiàn)其實(shí)是一次天文界“三巨頭”的完美配合。MXDFz4.4的光,走了超過120億年才到我們這里。因?yàn)橛钪嬖谂蛎洠@些光在路上被拉長,從紫外線拉成了哈勃最擅長捕捉的可見光,所以哈勃才能第一個(gè)發(fā)現(xiàn)它。緊接著,天文學(xué)家搬出了更先進(jìn)的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡,去給這個(gè)星系“稱重”,解讀它的過往歷史。然后,又動(dòng)用了位于智利的甚大望遠(yuǎn)鏡,像做GPS定位一樣,精確地鎖定了它的位置。整個(gè)過程,就像先用一個(gè)老練的偵探嗅到線索,再派一個(gè)技術(shù)專家去分析物證,最后讓一個(gè)偵察員去精準(zhǔn)定位。
這張示意圖展示的就是整個(gè)宇宙的演化時(shí)間線,標(biāo)記了“再電離時(shí)代”在整個(gè)宇宙歷史中的位置。我們之前對宇宙的認(rèn)識,就像這張圖一樣,知道有這么一個(gè)階段,但對它具體怎么發(fā)生的,一直停留在理論層面。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)之所以讓研究人員熬夜興奮,是因?yàn)樗盐覀兛辞逵钪胬杳鞯哪且豢蹋滞巴屏艘淮蟛健T诖酥埃祟愓业阶钤绲摹⒈蛔C實(shí)能夠泄露這種電離光的星系,存在于宇宙大爆炸后16億年。而MXDFz4.4,直接把這塊前沿陣地往前推了2億年,推到了14億年這個(gè)更早的時(shí)間點(diǎn)。更重要的是,天文學(xué)家們嚴(yán)重懷疑,MXDFz4.4絕對不是一個(gè)人在戰(zhàn)斗。在他們已經(jīng)拍下的那片深空里,可能還藏著更多這種小個(gè)頭的“縱火犯”,等著被發(fā)現(xiàn)。它們每一個(gè),都像一盞在遠(yuǎn)古迷霧中被點(diǎn)亮的小小燈籠,正是無數(shù)個(gè)這樣不起眼的“小熔爐”,一把火一把火地,最終聯(lián)手燒光了彌漫宇宙數(shù)億年的濃霧,讓我們今天眼中的宇宙得以被看見。
這或許就是這件宇宙往事里最迷人的地方:改變整個(gè)宇宙形態(tài)的,未必是什么驚天動(dòng)地的巨無霸,可能就是這樣一群瘋狂的、不停爆炸的小不點(diǎn)。它們用光和毀滅,給一片渾濁混沌的宇宙,做了一次徹底的清潔。我們現(xiàn)在仰望星空看到的清澈,其實(shí)是一場猛烈而久遠(yuǎn)的火災(zāi)之后,留下的寧靜余燼。
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