天体物理学家结合了观测数据和计算机模拟技术,在我们银河系的周围发现了一些极其昏暗的星系,它们是宇宙中最早出现的一批星系,第一批星系或宇宙中最古老的星系大约在宇宙诞生之后的1亿年形成,相比较而言,宇宙的年龄大约为138亿年,最早的宇宙星系大约出现在137亿年以前。一支国际化的科学团队由英国杜伦大学的计算机宇宙学研究所、德国海德堡大学的理论物理研究所、德国马克斯·普朗克研究所之天体物理研究所、哈佛——斯密森尼天体物理研究中心的研究人员组成,他们在银河系的周围发现了最古老的星系。

天文“考古”的发现相当于考古学家发现了在地球上居住的最早的人类遗骸,天文学家通过最早星系的发现探索了宇宙的进化,考古学家通过最早遗骨的发现探知了人类的进化。杜伦大学领衔的天文团队的发现支持了宇宙演变的标准模型理论,依据“拉姆达冷暗物质模型”的推测,暗物质由暗基本粒子构成,宇宙“看不见的手”的暗物质引力驱动了宇宙的演变。

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宇宙学家创立了自然演变的“创世纪”学说,宇宙通过大爆炸方式产生了基本粒子,在宇宙诞生之后的大约38万年,基本粒子合成了第一批原子,它们构成了物质组织的“细胞”,氢原子是最早出现的结构最简单的物质细胞,也是元素周期表中排列最靠前的元素。氢原子在分子引力作用下聚合为云团,在宇宙大爆炸的时刻产生了暗物质“晕”,它们在氢气体云团形成的过程中发挥了关键作用,伴随着宇宙的大膨胀,氢气体云团逐渐地冷却下来,天文学家将氢气体云团的冷却时期称为宇宙的黑暗年代,持续了大约1亿年的时间。

氢气体云团聚拢在暗物质“晕”内,在冷却和收缩过程中逐渐变得不稳定,密度和温度缓慢上升,最终点燃了氢气体云团的“火光”,第一批宇宙恒星从此诞生,最古老的恒星点亮了太空,宇宙的黑暗年代结束了,在最古老的太空出现了宇宙的“第一缕曙光”。在宇宙黑暗年代的末期出现了第一批星系,它们通常是一些光线极为昏暗的星系,第二批出现的宇宙星系变得十分明亮,在太空中熠熠生辉,它们在数亿年后出现。第一批恒星阻挡了第二批恒星的形成,主要是因为第一批恒星电离了周围的氢气体,电离过程释放了强烈的紫外线辐射,第二批恒星的产生需要大量的气体云团,而聚集大质量的冷气体云团经历了很长的时间。

第一批恒星发射了强烈的紫外线辐射,摧毁了周围剩余的氢原子云团,恒星的辐射产生了电离作用,剥离了氢原子核周围的电子,剩余的电离化氢气体的温度很高,很难以冷却和聚集的方式形成第二代恒星。第一代星系产生了阻挡作用,延缓了第二代星系的形成过程,在第一代恒星诞生之后的数亿年,宇宙没有产生新的星系。

暗物质“晕”的作用开始变得十分强大,大量电离化的氢气体重新聚集在暗物质“晕”的周围,它们的温度下降得足够冷,密度集聚得足够大,恒星诞生的机制重新得以恢复,第二代星系随之发出了十分明亮的光芒,我们的银河系属于下一代星系。杜伦大学领衔的天文团队在银河系周围发现了一些最小的矮星系,比我们的银河系更为古老,这些矮星系为天文学家对最早星系的研究提供了近地球的样本,天文团队不用舍近求远,从最遥远的太空寻找最古老的宇宙星系。

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(编译:2021-8-19)