深入早期宇宙哈勃寻找恒星却发现了一个谜

哈勃太空望远镜的新发现表明，早期宇宙中的第一批恒星形成的时间可能比科学家最初认为的要早得多，这为大爆炸后不久的星系演化提出了新的问题。研究人员原本希望在最新的哈勃观测中找到所谓的第三族群恒星，但结果却是空手而归。

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

然而，它们继续在生成我们现在认为理所当然的材料方面发挥了重要作用。它们肥沃的核心在宇宙历史的早期燃烧之前，从原始元素中创造了更重的元素——包括氧、氮、碳和铁等。然而，在他们这样做之前，据信它们已经长到巨大的尺寸，可能是我们太阳大小的一千倍。

他们的秘密是导致由欧洲航天局的 Rachana Bhatawdekar 领导的科学家团队筛选哈勃数据以寻找第三族恒星的原因。使用来自星团 MACSJ0416 及其平行场的读数，并将哈勃数据与来自宇航局斯皮策太空望远镜和欧洲南方天文台地面甚大望远镜的进一步信息相结合，他们可以瞥见大约 500 年的宇宙是什么样子的。大爆炸后的 10 亿到 10 亿年。

这不是一件容易的事。哈勃利用所谓的引力透镜效应，即距离较近的星系团足够重，可以弯曲和放大光线。反过来，它充当了位于它们身后的更远物体的放大镜。通过观察那些自然形成的镜头，哈勃可以看到远远超出其原生光学系统的恒星证据。

然而，为了从这些数据中真正识别出任何有意义的东西，ESA 团队需要首先进行一些处理。他们想出了一种新技术来去除最亮的前景星系的光：虽然负责这一点的恒星通过产生引力透镜来提供帮助，但它们也比研究人员最感兴趣的更暗的遥远物体更耀眼。

然而，他们没有发现的是第三族群恒星。事实上，“我们在这个宇宙时间间隔内没有发现这些第一代第三族恒星的证据，” Bhatawdekar 说。“这些结果具有深远的天体物理学后果，因为它们表明星系一定比我们想象的更早形成。这也有力地支持了早期宇宙中的低质量/微弱星系负责再电离的观点。”

再电离是早期宇宙的星系际介质被第一批恒星和星系电离的过程。然而，Bhatawdekar 的结果表明这个过程发生得更早——事实上，哈勃太空望远镜观察到的时间太早了。

幸运的是，哈勃的继任者就在眼前。在詹姆斯·韦伯太空望远镜，宇航局，欧洲航天局和CSA之间的合作，将能够进一步窥视到的宇宙深处，并追踪更早的事件。它计划于 2021 年推出。