第一批“阿拉丁神灯”照亮太空

宇宙或者在原始火球，或者在原处奇点的大爆炸事件中诞生了，在宇宙诞生之后的几亿年，第一颗恒星出现在早期的太空，恒星的诞生在宇宙演化史上是一个标志性事件，极早期宇宙的黑暗状态被光芒四射的恒星点亮，在宇宙诞生之后的几亿年，物质粒子的混沌状态形成了极早期宇宙的黑暗时期，氢原子和氦原子是主要的物质原子成分，但光子和原子混在一起，光子不能在气体云团中自由穿越，原子和分子难以反射可见的光线。

加拿大的研究人员计算了最早发光天体出现的情形，早期宇宙的第一批恒星彼此靠得很近，出现了十分明亮的恒星群，极早期的黑暗宇宙被第一批闪耀的恒星点亮，好似黑暗舞台被开启的聚光灯照亮。第一批恒星聚集成群，发出了十分惊人的光辐射，相当于1亿颗恒星“集体出场”，1亿颗恒星闪亮形成了“超级聚光灯”效应。加拿大西安大略大学的亚历山大·德索萨和山塔努·巴苏在英国皇家天文学会举办的杂志《月度通讯》上发布了有关早期恒星的研究成果。

两位加拿大的科学建构了恒星亮度的物理模型，光度在恒星形成的过程中发生了明显的变化，恒星在原恒星气体圆盘内通过引力塌缩的方式产生。恒星在早期演化的阶段伴有混乱和狂暴的特性，在原恒星气体圆盘中心的团块物质逐渐聚集并剧烈旋转，气体圆盘中心的物质在高温、高压作用下点燃了恒星的核聚变反应。大质量的恒星产生了超新星暴的闪亮，这比整个原恒星气体圆盘的平均亮度高出100倍，第一批原恒星最为明亮，它们处在吸入气体物质的逐渐成长阶段。

10颗到20颗原初的恒星组成了小恒星群，它们的热辐射爆发意味着亮度的增强，光线背景辐射持续了很长的周期，两位加拿大科学家经过了模拟计算，一个由16颗原初恒星组成的恒星群的亮度增强了1000倍，极不寻常的亮度达到了太阳的1亿倍。最早期恒星的生命周期十分短暂，从第一批死亡恒星的大爆炸中释放了第一批重元素物质，其中包括碳和氧，它们是组成生命的基本化学物质。

从第一批恒星的发出的光线经历了大约130亿年的旅行，最古老的光线最终抵达了我们的地球，但到达地球的光线已变得十分微弱，在古老光线在太空“长途跋涉”期间，宇宙呈现了爆发式增大的体积膨胀，第一批恒星光线被不断膨胀的空间拉伸到红外光波段。地球观测者很难看到最早的恒星光线，然而，先圣孔子在《论语》中有一段话，“工欲善其事，必先利其器”，“超级观测者”——下一代的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST）将替代目前运行的哈勃望远镜。

詹姆斯·韦伯太空望远镜有更强大的观测功能，它可能从太空勘测中发现“第一缕曙光”。混杂在第一批恒星中的单个恒星显得光线微弱，下一代的詹姆斯·韦伯太空望远镜也难以寻找最早的单个恒星发出的光线，两位加拿大科学家的研究方式如同拨开云雾见太阳，早期原恒星的聚集产生了群星闪耀的“剧场效应”，最早恒星发出的光线十分明亮。第一批原初恒星汇聚成早期宇宙的“灯塔”，科学家把它们看成指路的明灯，第一批闪耀的恒星为科学家的天文探索指明了坐标和方位。

詹姆斯·韦伯太空望远镜有一项关键的科学目标，如何发现宇宙最早的第一批恒星？科学家对下一代的太空望远镜寄予了很大的期望，先进的太空望远镜是追踪宇宙演化痕迹最重要的天文工具之一，巡天项目按预期的目标顺利发展，在未来的几年时间，天文学家有可能观测到宇宙中最古老、最灿烂的光线。第一缕光芒是宇宙的“希望之火”，它们的出现结束了极早期宇宙的黑暗时期，光明得以永驻太空。第一批闪耀的恒星照亮了周围的物质和空间，在第一批恒星之后出现了太阳，人类得以生活在阳光灿烂的日子。

（编译：2015-4-24）

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