哈勃太空望远镜揭示早期宇宙的秘密：原恒星的形成远比以前认为的要早

据cnBeta：外媒BGR报道，哈勃太空望远镜--以及科学家们用来扫描天空的其他观测宇宙的硬件--的其中一个特点是，它能够在观测过程中收集到如此多的数据，有时在图像首次收集到几个月甚至几年后才会有新的发现。在2017年结束的哈勃前沿领域计划期间收集的数据的一项新研究就是如此。研究人员检查了大量数据，并在2019年写了一篇论文，详细介绍了他们的研究结果。

现在，一年多后的今天，由欧洲航天局领导的科学家团队又发现了一个相当特别的东西，揭示了最早的星系和恒星的起源。

宇宙大爆炸之后，恒星形成了。科学家们认为，这些早期的恒星是独一无二的，因为今天在恒星中发现的一些元素只有在恒星内部才能形成。可以说，这是一个“先有鸡还是先有蛋”的方案，但研究人员已经确定了“先有蛋”的说法。简单来说，人们认为最早的恒星是由氢、氦和锂组成的，因为当时只有这些元素存在于恒星中。

由这些元素组成的恒星被称为"第三星族恒星"。哈勃通过对宇宙中的距离进行观测来寻找这些恒星，距离如此之远，以至于今天到达地球的光是在宇宙大爆炸后5亿年到10亿年之间产生的。如果关于早期宇宙的理论是正确的,哈勃应该能够发现一些"第三星族恒星"。但事实并非如此。

相反，利用一种新技术，研究人员能够更好地观察到原本会被隐藏的低质量星系，他们发现了早期星系，这些星系比宇宙历史上的早期星系更成熟，。该研究的主要作者Rachana Bhatawdekar表示：“这些结果具有深刻的天体物理学后果，因为它们表明星系的形成时间一定比我们想象的要早得多。这也有力地支持了这样一个观点，即早期宇宙中的低质量/微弱星系是导致再电离的原因。”

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据cnBeta：哈勃太空望远镜的新发现表明，早期宇宙中的第一颗恒星可能比科学家们最初认为的要早得多，这为宇宙大爆炸后不久的星系演化打开了新的问题。研究人员预计，在最新的哈勃观测结果中会发现所谓的第三星族恒星（Population III stars），但却空手而归。

Population III恒星被认为是新宇宙中最早形成的恒星。它们是由氢、氦和锂组成的，科学家们认为，它们是大爆炸后唯一存在的元素。

然而，它们在产生我们现在认为是理所当然的物质方面发挥了重要作用。在宇宙历史的早期燃烧之前，它们丰富的内核创造了较重的元素--包括氧、氮、碳和铁等然而，在这之前，它们被认为已经生长到了巨大的体积，可能是我们的太阳的一千倍。

它们的秘密是导致欧洲航天局的Rachana Bhatawdekar率领的科学家团队试图通过哈勃数据来寻找Population III恒星的原因。利用MACSJ0416星团及其平行场的读数，并将哈勃数据与美国宇航局的斯皮策太空望远镜和欧洲南方天文台的地面甚大望远镜的进一步信息结合起来，他们可以一窥宇宙大爆炸后5亿到10亿年左右的宇宙是什么样子。

这不是一件容易的事，哈勃利用了所谓的引力透镜的优势。在这里，较近的星系团足够重，可以弯曲和放大光。反过来，这也就成了它们背后更远的天体的放大镜。透过这些自然发生的透镜，哈勃可以看到远远超其原生光学系统的恒星证据。然而，要想从这些数据中真正识别出有意义的东西，欧空局的团队首先需要进行一些处理。他们想出了一种新的技术来去除最亮的前地星系的光：虽然恒星通过产生引力透镜来帮助，但它们也超越了研究人员最感兴趣的较暗的远处天体。

不过，他们没有发现Population III恒星。事实上，“我们在这个宇宙时间区间内没有发现这些第一代Population III恒星的证据，”Bhatawdekar说。“这些结果具有深刻的天体物理学后果，因为它们表明星系的形成时间一定比我们想象的要早得多。这也有力地支持了这样一个观点，即早期宇宙中的低质量/微弱星系是导致再电离的原因。”

再电离是早期宇宙的星系间介质被第一批恒星和星系电离的过程。然而，Bhatawdekar的研究结果表明，这个过程发生得更早----事实上，哈勃太空望远镜无法观测到。幸运的是，哈勃的后继者近在咫尺。詹姆斯-韦伯太空望远镜将能够进一步深入宇宙深处，追踪更早发生的事件。它计划于2021年发射。

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