詹姆斯韦伯望远镜越来越接近于发现电离宇宙的原因

天文学家已经确定所谓的“泄漏”星系可能引发了我们宇宙中最后一个伟大的转型时代，一个使中性星际气体电离的时代。

数十亿年前，我们的宇宙比今天小得多，也热得多。在很早的时候，它又小又热，处于等离子体状态，电子从原子核中分离出来。但是当宇宙大约存在 38 万年时，它冷却到电子可以重新结合到它们的原子核上，形成中性原子汤的程度。

然而，对当今宇宙的观察表明，宇宙中几乎所有的物质都不是中性的。相反，它被电离，再次处于等离子体状态。在其间的数十亿年中，必须发生某些事情才能将宇宙中的中性气体转化为电离等离子体。天文学家将这一事件称为再电离时代，并怀疑它发生在大爆炸后的最初几亿年内。但他们不确定这一转变事件是如何进行的。

现代宇宙学的一大争论是再电离的来源。一种假设是类星体负责。类星体是超大质量黑洞周围的超亮核心，它会释放出大量的高能辐射。这种辐射很容易淹没宇宙并将其从中性转变为电离。但这个假设的问题在于类星体相对稀少，因此它们很难覆盖整个宇宙。

另一个假设是富含恒星形成的年轻星系负责。在这种情况下，电离中性气体的过程在整个宇宙中更为分散。每个单独的星系只能电离其附近的气体，但由于星系如此之多，因此有可能使整个宇宙再电离。但唯一的方法是让足够多的高能辐射从星系中泄漏到周围的介质中。

一组天文学家使用詹姆斯·韦伯太空望远镜研究了这一假设。他们不能直接研究从星系发出的辐射，因为辐射会被我们和这些星系之间数十亿光年的物质吸收。因此，他们不得不寻找其他线索。利用 James Webb 研究遥远星系的能力，他们能够测量星系的紧凑程度以及恒星形成的丰富程度。然后，他们能够将这些星系与在当今宇宙中发现的类似星系进行比较，以估计从它们泄漏的辐射量。

他们估计，早期宇宙中的星系平均泄漏了大约 12% 的可用高能光子。这足以在相对较短的时间内将整个宇宙潜在地再电离。研究结果发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

然而，由于天文学家必须做出的假设数量众多，结果并不是决定性的。但它确实为解决这个长期存在的宇宙之谜指明了一个有趣的方向。