曹　爽

科學(xué)家們認(rèn)為,發(fā)生在137億年前的大爆炸創(chuàng)造了宇宙,大約1億年后,氫原子開(kāi)始聚合燃燒,產(chǎn)生了明亮燃燒的恒星,但這些恒星究竟是個(gè)什么樣子呢?科學(xué)家至今沒(méi)有搞清楚?美國(guó)天文學(xué)家聲稱,他們可能發(fā)現(xiàn)了宇宙的“第一縷曙光”?

130億年前宇宙的雛形

據(jù)美國(guó)宇航局駐馬里蘭的戈達(dá)德太空飛行中心的研究人員說(shuō),他們相信已經(jīng)捕捉到早已消失了的恒星的輻射痕跡,這些恒星是在宇宙的嬰兒時(shí)期誕生的?如果上述發(fā)現(xiàn)能夠被最終證實(shí),該研究將首次向人們展示出距今130億年前宇宙剛誕生時(shí)的雛形,同時(shí)有望揭示宇宙中各個(gè)星系在“大爆炸”發(fā)生僅數(shù)億年后開(kāi)始形成時(shí),整個(gè)宇宙的變化情景?

這項(xiàng)研究雖然不是結(jié)論性的,但它是證明這些早期恒星存在的證據(jù)?研究人員認(rèn)為,這些恒星產(chǎn)生并形成了包括太陽(yáng)在內(nèi)的原始物質(zhì)?天體物理學(xué)家亞歷山大?卡什林斯基說(shuō):“它們出現(xiàn)在什么地方,到底有多大,到底有多明,它們是否還存在著,我們都不能肯定?我們認(rèn)為,我們能做到的就是獲得這些恒星的最初的信息?”

卡什林斯基的研究小組使用斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡測(cè)量宇宙射線,以小長(zhǎng)條的形式出現(xiàn)在天空中?接著,研究人員刪除所有已知的銀河系的輻射,他們認(rèn)為,剩下的射線就是這些早期恒星發(fā)出的?這項(xiàng)試驗(yàn)就像是在一個(gè)大型露天體育場(chǎng)里,錄下所有人的喊叫聲進(jìn)行刪除,留下那一個(gè)想要得到的人的聲音?

“第一縷曙光”可能來(lái)自天龍星座的第三星族

據(jù)來(lái)自戈達(dá)德研究中心的科研人員介紹,利用斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡上攜帶的紅外線陣列照相機(jī),研究小組對(duì)天龍座星云進(jìn)行了10小時(shí)的拍攝,捕捉到了正在擴(kuò)散的紅外光,它們的能量比光學(xué)光和我們?nèi)庋劭梢?jiàn)的光還要低?

經(jīng)過(guò)后期圖像分離處理,在刪除其他的射線后,研究人員成功地獲得了該區(qū)域彌漫著紅外輻射的高清晰圖像?戈達(dá)德的研究小組表示,這些光線可能來(lái)自天龍星座的第三星族,這是一假定的恒星家族,天文學(xué)家認(rèn)為,該星族形成的時(shí)間比其他星族都要早(第一星族和第二星族都是依據(jù)被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間先后命名的?

此次觀測(cè)拍攝到的這些宇宙紅外射線,極有可能就是大爆炸后出現(xiàn)的第一批恒星發(fā)出的,或者是由跌入第一批黑洞中的高溫氣體發(fā)出的?科學(xué)家描述說(shuō),觀測(cè)這些紅外射線,就像夜晚在飛機(jī)上觀看一座遠(yuǎn)處的城市,燈光太遠(yuǎn),又非常弱,所以想看清某一個(gè)物體是個(gè)什么樣子是不可能的?同樣,由于這些光線來(lái)自非常遙遠(yuǎn)的宇宙深處,因而要想分辨出它們是哪些恒星發(fā)出來(lái)的也不是容易做到的?

此次通過(guò)斯皮策望遠(yuǎn)鏡觀測(cè),發(fā)現(xiàn)與美國(guó)宇航局的宇宙背景探測(cè)衛(wèi)星20世紀(jì)90年代所觀測(cè)的結(jié)果是一致的?當(dāng)時(shí)這顆探測(cè)衛(wèi)星的探測(cè)結(jié)果顯示,宇宙可能有一個(gè)紅外背景,它與天文學(xué)家已知的恒星并無(wú)聯(lián)系?

這次觀測(cè)也支持了美國(guó)宇航局威爾金森微波探測(cè)器在2003年進(jìn)行的觀測(cè)結(jié)果?當(dāng)時(shí)天文家們根據(jù)這一結(jié)果估計(jì),在“大爆炸”發(fā)生2億~4億年后,最先形成的恒星首次發(fā)光?

第一批恒星發(fā)出“宇宙之光”

科學(xué)家提出的關(guān)于宇宙誕生理論表明,宇宙誕生距今137億年前發(fā)生了一次“大爆炸”,空間?時(shí)間和物質(zhì)由此誕生?宇宙誕生初期是由溫度極高?密度極大?體積極小的物質(zhì)組成,這些物質(zhì)迅速膨脹,由熱到冷?由密到稀?而在大爆炸發(fā)生大約2億年后,第一批恒星才開(kāi)始發(fā)出“宇宙之光”?

宇宙理論學(xué)家表示,宇宙出現(xiàn)的第一批恒星,可能比地球和太陽(yáng)的質(zhì)量大100倍以上,而且溫度極高,也非常亮,只是都非常短命,每一顆恒星只能燃燒幾百萬(wàn)年?隨著宇宙的不斷膨脹,天龍星座第三星族的恒星發(fā)出的紫外線光,將被紅移或伸展成低能量的光?這些光現(xiàn)在是可以用紅外線觀測(cè)儀觀測(cè)到的?

卡什林斯基研究小組成員約翰?瑪瑟博士表示:“我們最初拍攝到的圖像里包含著我們都熟悉的那些恒星和星系發(fā)出的光線,我們隨后刪除了我們所有已知的東西——包括恒星和星系發(fā)出的光線,不論是遠(yuǎn)的還是近的?那么,照片中留下來(lái)的部分就沒(méi)有了恒星和星系,只剩下了這些帶有巨大斑點(diǎn)的紅外光,我們認(rèn)為,這可能就是在宇宙誕生之初形成的那些最早的恒星發(fā)出的光?”

第一縷星光有助于揭示宇宙如何亮起來(lái)的秘密

卡什林斯基博士認(rèn)為,我們現(xiàn)在可以看到宇宙誕生初期的天體發(fā)出的光的集合,盡管那些發(fā)光的恒星早就在宇宙中衰亡消失了,但是它們發(fā)出的光和能量仍在宇宙中穿行?

如果這個(gè)研究小組的結(jié)論正確的話,那么這個(gè)研究將會(huì)有助于人類理解宇宙最初是怎么亮起來(lái)的?

哈佛大學(xué)的天文學(xué)教授阿維?羅布并沒(méi)有參與這一研究,不過(guò)他表示,最初的宇宙也許是黑暗的,時(shí)間持續(xù)了50萬(wàn)年之久?之后,氫開(kāi)始結(jié)合成明亮的燃燒的星星,比現(xiàn)在的太陽(yáng)明亮幾百倍,甚至萬(wàn)倍,而且這些星星就是卡什林斯基的研究小組希望能夠找到的?羅布說(shuō):“這一研究令人興奮就在于,我們第一次在研究早期星星潛在的證據(jù)及第一縷星光是怎么產(chǎn)生的,是什么時(shí)候形成的?”

加利福尼亞理工學(xué)院的一個(gè)沒(méi)有參與這一研究的天文學(xué)教授理查德?埃利斯謹(jǐn)慎地同意卡什林斯基的觀點(diǎn),埃利斯說(shuō):“如果在這些觀測(cè)背景信號(hào)方面發(fā)生一個(gè)小小的的失誤,也會(huì)導(dǎo)致欺騙性的結(jié)果?”但他在接受記者采訪時(shí)說(shuō),由于技術(shù)的局限性,卡什林斯基的研究小組所做的工作是最好的工作?他還說(shuō):“我沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這些分析中有什么錯(cuò)誤,當(dāng)然下一步還得由天文學(xué)家來(lái)進(jìn)一步證明它的正確性?”

著名的科學(xué)系統(tǒng)與應(yīng)用科學(xué)家理查德?阿倫特透露,未來(lái)的太空探索任務(wù),將進(jìn)一步利用最先進(jìn)的技術(shù),進(jìn)行更深入?更準(zhǔn)確的觀測(cè)?