寻找创世星辰 生命之美与之狂奔

【奇闻快递】7月5日消息，远离城市，月黑之夜，身处从未经历过的黑暗。你躺在草地上，仰望天空。空气清冷，天空清澈，万里无云。你看到了什么?　　是的，有行星，有闪烁的恒星，甚至有高悬在上的银河。但是夜空中最夺人眼目的并非这些稀疏的光点，而是你目光所及之处，无所不在的黑暗。　　如果你想一想，它似乎本不该如此。　　假如宇宙真的充满了恒星它们无所不在那么无论望向哪里，你的视线最终都会与一颗恒星相遇。　　如果是这样的话，那么你就不会看到这种无所不在的;黑暗;。而是所有方向都充满了光芒，无论这些恒星、星系，还是其他什么光点距离我们有多么遥远。　　这就是十九世纪的著名佯谬之一奥伯斯佯谬。它认为，假如宇宙是无限的，那么散布其中的无限恒星，不应产生如此黑暗的夜空。　　对此的解释，当然应该是因为我们看到的宇宙，实际上是它遥远的过去。宇宙曾经是炽热、致密而统一的，在引力将原始气体收集起来形成恒星之前，从前的宇宙中并没有这么多恒星。在某一特定的距离之外，你见不到一颗恒星。　　宇宙大爆炸之后，宇宙是炽热、致密而统一的，但是同时也在扩张和冷却。在它诞生后大约 38 万年，温度已经下降到足以形成中性的原子。但是要形成可见之物，还有两个障碍：　　1、必须产生某种能够发光的东西。　　2、产生这种东西后，宇宙必须变得透明。　　虽然这两个问题首颗恒星的诞生，以及宇宙变透明常被混为一谈地合起来称;黑暗纪元;，但是它们其实是宇宙需要分别解决的两个问题。　　首先，除非恒星形成，否则仍然没有任何可见之物。虽然宇宙是以一种几乎完美的统一状态开始的，但是仍然存在着微小的瑕疵，某些区域含有的物质比平均水平要高出那么一点。随着时间的推移，引力开始起作用，它会将物质拉向这些较为稠密的区域，并逐渐在那里生长出物质团块。　　这个过程有数千万年，但在经历了足够长的时间后，这些团块就会生长得足够大，随后便会在它们自身引力的作用下发生收缩。当这些团块核心处的原子和分子达到足够高的密度后，氢变成氦的核聚变反应最终便会开始。　　这些地方发生的核聚变是宇宙中第一批恒星的核心，它们燃烧产生的光和热，首次照亮了自炽热的大爆炸以来一直处于黑暗中的宇宙。　　这一过程发生在宇宙历史开始后的 5000 万年，对于首批恒星来说，这段时间相当短。　　但是有一个问题：我们实际上看不到这些恒星!　　是的，这些恒星会发光，但是它们都躲在像上图;巴纳德 68;那样的;暗星云;背后。这个星云之所以如此黑暗是因为它阻挡了所有来自恒星的光。为什么呢?因为构成它的原子和分子能够吸收掉可见光，所以它变得不透明了。　　单一原子只有在它们发生特定的跃迁时才能够吸收光，而当它们以各种复杂的方式结合在一起时，就能够阻挡整个可见光波段。而这种类型的不透明，正是首批恒星形成时所经历的状况：宇宙在发光，但是却没有办法传递到我们眼中。　　还有什么办法吗?　　你必须将这些原子电离。或者更具体地说，你必须把已经电离的原子，在它们变回中性前再次进行电离。　　但是这不会很快就发生：这一过程需要先有数十亿数百亿的恒星产生，等待它们发出紫外线，紫外线是一种能够产生电离的辐射，它能够把宇宙中 99% 的中性原子电离。这是一个渐进的过程，需要经历 5.5 亿年才能完成。　　一直以来我们都认为;再电离;这个让宇宙变得透明的最后一关发生在大爆炸后约 4.5 亿年，是普朗克卫星的最新观测才让它又多了一亿年。　　但是这并不意味着宇宙中年龄最大的恒星就是那段时间开始之后 1 亿年形成的，正如我们从前认为的那样。　　这意味着首批恒星的形成时期要远远早于我们能够看到它们的时期，而且这批恒星产生得不够多而且它们燃烧得也不够热，存在的时间也不够长因此其电离作用不足以将宇宙变得透明，直到我们之前认为的 1 亿年后。　　所以，对于宇宙来说，只是简单地说;要有光;是不够的，它不足以让我们看到首批恒星：你还需要让这些光能够自由地在太空中飞行才可以。　　在可见光波段，我们没有办法看到它们：不管哈勃太空望远镜有多么优秀，不管它凝视天空有多久，它永远都看不到首批恒星，因为那时候，宇宙对于可见光来说仍然是不透明的。　　但是希望仍然存在，詹姆斯·韦伯太空望远镜有可能会把我们见到首批恒星的希望带进现实。　　在更长的波段上，那些原子和分子的尘埃结构可能是透明的。尽管哈勃没有办法看到这些恒星，詹姆斯·韦伯却能够通过红外波段(相当长的红外波段)进行观察，它有能力;看穿;那个对可见光不透明的宇宙纪元。　　换句话说，再过几年，我们真的有可能看到宇宙中的首批恒星了，而不仅仅是数亿年后宇宙变得透明时的它们。之所以看不到它们，责任在于我们的眼睛。