本文围绕詹姆斯·韦布空间望远镜的一项重要发现展开，介绍了其检测到已知最早处于再电离过程中的星系，阐述了宇宙再电离的相关概念，以及此次发现的星系情况和意义，同时也提出了新发现带来的新问题。
科技日报北京3月26日消息，《自然》杂志于26日发布了一则引人瞩目的报告。报告显示，詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）有了一项重大发现——检测到了已知最早的处于再电离过程中的星系。这一发现意义非凡，它将宇宙再电离这一早期宇宙发生的重要转变的发生时间，明确推至大爆炸后至少3.3亿年，为我们深入了解最早星系的性质开启了全新的视角。
在宇宙的演化历程中，极热的大爆炸之后，宇宙开始逐渐冷却。随着温度的降低，自由质子和电子慢慢结合，形成了中性（无电荷）气体，其中绝大部分是氢和氦。这段时期被科学家们形象地称为“宇宙黑暗时代”。在漫长的黑暗之后，第一批星系如同璀璨的明灯，点亮了整个宇宙。
具体来说，特定紫外波长的光子（也就是所谓的莱曼连续区）会被中性氢吸收，而较短波长的光子则具有强大的能量，能够将气体再次电离。经过这一过程，宇宙对莱曼光子变得透明，使得这些光子能够穿越浩瀚的宇宙空间，最终到达地球。这一现象就被称为宇宙再电离。然而，宇宙再电离具体发生的时间，一直以来都是天文学界的未解之谜。
此前，JWST通过近期的观察，发现了在宇宙年龄还不到3亿年时，就已经能够产生紫外辐射的明亮星系。但遗憾的是，当时并没有找到关于再电离的直接证据。
不过，丹麦哥本哈根大学玻尔研究所的科学家带来了新的惊喜。他们报告称，JWST此次观测到，在宇宙大爆炸后仅仅3.3亿年，一个被命名为JADES – GS – z13 – 1 – LA的星系就出现了再电离信号。这个明亮的发射源被认定为莱曼α发射体，它其实是中性氢从激发状态转变为基态时发出的信号。这表明，这个星系产生了足够多的紫外光子，这些光子能够激发中性氢。而且，在该星系与地球之间的宇宙空间中，几乎没有中性氢来重新吸收氢回到稳定、最低能量状态时释放的莱曼α光子。
对于这一再电离现象的可能来源，科学家们进行了深入分析。他们指出，要么是大质量热恒星发挥了关键作用，要么是超大质量黑洞在背后推动。科学家们总结道，这些发现对于我们缩小宇宙再电离的开始时间和时间线范围有着重要的帮助。
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这项发现的重要意义不言而喻，它犹如一把钥匙，点明了宇宙从“黑暗时代”走向光明的关键转折点。在这一特殊时期，第一批恒星和星系开始绽放光芒，它们所释放出的足以激发周围中性氢的紫外线，让宇宙介质逐渐由中性状态转变为电离状态。这一过程对宇宙结构的形成、光子的传播以及后续星系形成的物理条件都产生了根本性的影响。
然而，新的发现往往也伴随着新的问题。这些早期星系为什么能够在宇宙年龄还不到3亿年时，就积累了足够的物质，并形成如此强烈的紫外辐射呢？这个问题的答案是否会挑战我们现有的理论模型呢？天文学家们将借助更精细的模拟和进一步的观测，对这些问题展开深入的探索。
詹姆斯·韦布空间望远镜检测到已知最早处于再电离过程中的星系，将宇宙再电离时间推至大爆炸后至少3.3亿年。介绍了宇宙再电离的概念、此次发现的星系情况及再电离可能来源，强调了该发现的重要意义，同时也提出了新发现带来的新问题，后续天文学家将进一步探索。
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