什么照亮了宇宙：科学家追踪宇宙紫外光来源

这是一个计算机模拟结果，显示了光是如何在早期宇宙中大规模传播的(直径5000万光年)。天文学家相信他们很快就能判断这个计算机模拟的结果是否正确地描述了真实的宇宙。

根据物理学家组织的网站，加州大学洛杉矶分校的一项新研究表明，我们可能很快会发现宇宙中紫外光的起源，从而帮助科学家理解星系是如何诞生的。

这项研究的论文发表在最近出版的《天体物理学快报》上。作者是洛杉矶加利福尼亚大学的宇宙学家安德鲁·庞岑博士和希兰亚·培里斯博士。普林斯顿大学和巴塞罗那大学的研究人员也是合著者。他们的研究证明，即将到来的新型天空调查将最终揭开照亮宇宙的神秘面纱。

宇宙光之谜

这项研究的主要作者博岑博士问道:“在一个国家里，哪里的光线最充足？它是这个国家最大的城市还是有许多小城镇？”答案是后者——城市是明亮的，但小城镇的数量是巨大的。理解其中隐藏的微妙平衡将有助于我们揭示宇宙的组织奥秘——对于宇宙，我们提出了一个类似的问题:浸润宇宙的紫外线主要来自那些暗淡但数量众多的星系还是那些罕见但极其明亮的类星体？

类星体是宇宙中最亮的天体。当大量的气体和尘埃物质在吸积盘中高速旋转并下落，然后被吸进其中心黑洞时，就会产生巨大的亮度。一个星系可以包含数千亿颗恒星，但是它的亮度仍然比类星体暗得多。了解宇宙是如何形成今天的恒星和行星体模式的，对于了解那些众多小星系的亮度是否能超过那些为数不多但极其明亮的类星体是非常重要的。这也将有助于科学家更合理地修正今天的暗能量观测数据，暗能量被认为是导致宇宙加速膨胀的罪魁祸首，因此决定了宇宙未来的命运。

事实上，这项研究中使用的方法以前被天文学家广泛使用，其中类星体被用作理解空间的“宇宙灯塔”。类星体巨大的亮度使得它们即使在极远距离也能被观察到。事实上，即使它们的直径是哈勃体积的95%，我们仍然可以观察到类星体发出的亮度。研究小组认为这些光线从非常远的距离到达地球。如果研究它们与沿途的氢气之间的相互作用，照亮宇宙的光源的秘密可能会被解开，即使最终结果表明这种光源实际上不是类星体。

宇宙中有两种氢——一种是普通的电中性氢，另一种是由紫外线辐射充电的。这两个氢簇之间的区别可以通过一个特殊的光带来识别，即所谓的“莱曼-α”带，它只吸收中性氢。科学家可以利用莱曼-α吸收特性来理解宇宙中中性氢的分布。

时代文物密藏容器

因为所研究的类星体距离我们数十亿光年，它们本质上是时间胶囊:观察它们的光将有助于我们了解遥远的过去的宇宙。这样的观察也将告诉我们，几十亿年前，当星系大量产生时，中性氢是如何分布在宇宙中的。

如果结果显示中性氢气的分布是均匀的，那么这将表明大多数光来自大量的星系，而如果均匀性较低，那么这些类星体将是这些光的主要产生者。

然而，目前类星体样本的数量仍然太少，不足以支持区分这两种情况的全面分析。然而，目前正在计划的几项天空调查可能有助于科学家找到问题的答案。

在这些计划中，有一个“暗能量分裂装置”(DESI)，计划观测100多万个遥远的类星体。尽管该项目旨在通过观察遥远的类星体来了解暗能量对宇宙膨胀的加速效应，但最近的研究表明，该项目也可用于测量光传播和周围气体云之间的相互作用效应。同样，由DESI获得的数据分布的均匀性也将揭示宇宙中光的产生是主要来自“几个大城市”(类星体)还是“大量小城镇”(星系)。

该研究论文的合著者Halayan perris说:“令人惊讶的是，当星系逐渐形成今天的样子时，渗透宇宙的大量紫外线辐射是多少？这项技术将使我们能够在宇宙历史的这个关键时刻，抓住一个进入宇宙星系际环境的新入口。”

伯特森博士说:“这是个好消息。DESI将为我们提供宇宙中早期星系的无价信息。那些星系太远太暗，无法被直接观察到。一旦数据中隐藏的信息被理解，研究小组就可以在分析中将其考虑在内，并且不会影响旨在研究暗能量性质的项目对宇宙膨胀率数据的高精度测量。这个案例展示了像这样一个庞大而雄心勃勃的项目将如何获得丰富而不寻常的数据地图以供探索。我们现在正试图了解我们能够从这些数据中挖掘出哪些珍贵的宝藏。”