宇宙誕生後，是什麼讓宇宙「再電離」？

存在於星系間空間稀疏分布的熱氣體，即星系間介質，被電離了。問題是，怎麼做到的？天文學家知道，一旦早期宇宙膨脹並足夠冷卻，氫(其主要成分)就會重新組合成中性原子。然後新形成的大質量恆星開始在所謂的「再電離」發光，其極紫外輻射可能電離了氣體，這個過程一直持續到今天。然而，其中一個關鍵步驟，即恆星電離輻射從星系逃逸到IGM的程度，還沒有得到很好的理解。

博科園-科學科普：只有當在再電離時代逃逸的部分足夠高時，星光才能完成這項工作，否則就需要其他一些重要的電離輻射源。這可能意味著存在大量更奇異的天體，比如微弱的類星體、x射線雙星，或者甚至是衰變/湮滅的粒子。直接研究極紫外光是困難的，因為中性氣體吸收極紫外光非常強。由於宇宙在膨脹，吸收的光譜覆蓋了越來越多的光學範圍和距離，光學觀測宇宙遙遠星系基本上是不可能的。CfA天文學家埃多·伯傑(Edo Berger)加入了一個龐大的團隊，通過觀察伽馬射線爆發(GRB)的餘輝光譜，估算吸收氣體的量。

美國宇航局/歐洲航天局哈勃太空望遠鏡拍攝到的一幅圖像，顯示了一個遙遠星系中伽馬暴(GRB)產生的可見光火球正在迅速消退。一項新研究使用了140 GRB餘輝的光譜來估計，從星系中逃逸出來的大質量恆星電離輻射量來電離星系間介質，並發現了一個令人驚訝的結果，那就是它非常小。圖片：Andrew Fruchter (STScI) and NASA/ESA

grb是大質量恆星核心坍縮時產生的非常明亮輻射爆發。它們足夠明亮，當它們的輻射被沿視線氣體以窄帶光譜特徵吸收時，這些特徵可以被測量出來，並用來計算吸收氫原子的量。然後，這個數字可以直接轉化為相關星系紫外線的逃逸分數。雖然在一個星系中對GRB的單一觀測並不能提供一個可靠的測量方法，但是GRB樣本被認為能夠提供對所有大質量恆星視線的代表性測量方法。天文學家仔細地測量了140個GRB的光譜，這些GRB是在宇宙大爆炸後不到10億年星系中發出的。

發現一個非常小的逃逸部分——不到1%的電離光子進入星系間介質。這個引人注目的結果發現，從早期到今天，恆星對宇宙電離輻射的貢獻很小，即使是在活躍地產生新恆星的星系中也是如此。作者討論了為什麼grb不能提供一個精確的吸收測量方法的可能原因，儘管沒有一個特別令人信服。這一結果需要得到證實和進一步測量，但這表明需要認真重新考慮宇宙星系間介質的電離。

博科園-科學科普｜研究/來自: 哈佛史密森尼天體物理中心

參考期刊文獻:《皇家天文學會月報》

DOI: 10.1093/mnras/sty3460

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