天文|宇宙于何时苏醒？
简介：一组天文学家在一项新的研究中发现了一些最古老的星系 。 他们发现 ， 当宇宙刚刚6亿8千万岁时 ， 这些天体就已经完全形成了 。 这些天体或许可以告诉我们宇宙醒来的时间和形成过程 。 
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通过把光淬火氢原子转化为电离气体 ， 紫外线光在这个过程中形成了叠加 ， 其间充满了电离氢气体的巨大气泡贯穿了早期的宇宙 。 图源：NASA, ESA,V. Tilvi(ASU)
对于我们的宇宙来说 ， 第一批星星的诞生是一个重要的时刻 ， 但是对于科学家来说 ， 这一刻是难以捉摸的 。
不过新的研究表明 ， 一个天文学家团队确认了一些从未被发现的古老星系 。 据科学家的发现 ， 这些星系在宇宙只有6亿8千万岁的时候就形成了 ， 同时科学家们也证明了这些星系的周围放射出极强的紫外线辐射 。
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古老的螺旋星系 。 图源：Google
然而正是那样的环境 ， 得以形成了巨大的气泡 ， 从而给中性的气体提供能量并使之电离 ， 同时也给了天文学家第一幅宇宙中一次主要转换纪元的直观图像 。
黎明之前
很久以前 ， 纵观宇宙 ， 还没有一颗发光的星体出现 。 在我们的宇宙早期 ， 一切都是那么的相同：各处的密度都几乎相等 。 说真的 ， 有那么一点点无趣 。
同时介质的性质也是令人感到压抑的中性 ， 和宇宙的第一天大相径庭 。 更早之前 ， 在大爆炸之后的最初几百千年的里 ， 我们的宇宙热得烫手 ， 等离子体的密度也十分浓稠；摩肩擦踵的碰撞把各个原子撕成了曾组成他们的电子和原子核 。
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被认为是创世起源的宇宙大爆炸（Big Bang） 。 图源：NBC News
【天文|宇宙于何时苏醒？】
但是当宇宙到了380,000岁 ， 足够成熟的时候 ， 这场混沌就结束了 。 这时候的物质已充分地传播开来 ， 温度也足够低了 ， 从而电子得以和他们的原子核家族结合并形成了第一个氢原子和氦原子 。 当这些事件发生的时 ， 大量的辐射被释放 ， 而这些辐射直到今天仍被我们知晓与热爱着 ， 它就是宇宙微波背景辐射 。
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宇宙微波背景 ， 来自宇宙早期的残余微波辐射 ， 图中颜色代表温度 。 图源：Space
上百万年以来 ， 宇宙始终保持着中性的状态 。 但是随着宇宙的扩展和冷却 ， 小的种子开始萌芽；出于宇宙中的随机性 ， 一些气体的密度逐渐比他们周围的物质更大 。 这种微弱的增加给了它们一个很小的重力边缘 ， 从而将周边的物质慢慢吸引 。 因为他们吸引物质后质量增大 ， 所以获得了比上一次更大的重力影响 ， 继而又吸引了更多的物质材料他们而来 ， 以此类推……
一点一点地 ， 终于在万古亿年之后 ， 第一代恒星与星系在静寂、黑暗、中性的宇宙中诞生了 。
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迄今为止拍摄到的最深邃的天文图像之一 ， 描绘了天空中一个比满月小100倍的区域内1万多个星系 ， 包含一些目前已知的最暗和最遥远的星系 。 图源：NASA; ESA
在破晓中觉醒
我们不了解第一代恒星形成的准确时间 ， 但是我们知道它们诞生时一定是无与伦比地璀璨夺目 。 因为宇宙就是从这一刻起不再呈中性——而是电离的了 。
我们日常生活中接触的大多数物质是由完整的原子组成的；每一个原子核都被电子层恪尽职守地围绕着 ， 它们在原子核周围翩翩起舞 ， 以被称作“化学”的优美复杂华尔兹旋转着、相互合成着 。
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一般的原子基物质 ， 电子围绕着原子核旋转 。 图源：Flexbook
但是从宇宙中看 ， 这种情况却是独一无二 。 到目前为止 ， 宇宙中绝大多数物质是等离子体 ， 就和宇宙很久很久以前一样 ， 电子和原子核都自顾自存在着 。 太阳是什么？等离子体 。 其他的恒星呢？等离子体 。 星云呢？等离子体 。 恒星和星云之间的物质呢？还是等离子体 。
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等离子体球 。 电浆体（Plasma) ， 又叫做等离子体 ， 是除去固、液、气外 ， 物质存在的第四态 ， 是由原子被电离后产生的正负离子形成的物质状态 。 它广泛存在于宇宙中 。 图源：The Plasma Universe
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