天體物理學家將觀測數據和計算機模擬技術相結合，在我們銀河系的周圍發現了一些最昏暗的星系，它們是宇宙其中之一的最早出現的星系，這些第一批星系、或宇宙最古老的星系大約形成於宇宙誕生之後的1億年，相比較我們的宇宙大約138億年的年齡，宇宙中最早星系的年齡大約為137億年。一支國際的科學家團隊由英國杜倫大學計算機宇宙學研究所、德國海德堡大學理論物理研究所、德國馬克斯·普朗克研究所之天體物理分所、哈佛——斯密森尼天體物理研究中心的研究人員組成，他們的天文發現相當於考古學家發現了在地球上居住的最早人類的遺骸，或者在宇宙中發現最早的星系和在地球上發現最早的人類符合宇宙哲學價值論和意義論的“等效原理”。天文學家通過最早星系的發現來探索宇宙的進化，而考古學家通過最早遺骨的發現來探詢人類的進化。杜倫大學領銜的天文發現支持了宇宙進化的標準模型理論，根據“拉姆達冷暗物質模型”的揭示，由暗基本粒子構成的暗物質以“看不見的手”驅動了宇宙的進化。
宇宙學家創立了一種自然演變的“創世紀”學說，宇宙在大爆發時刻產生了基本粒子，在大約38萬年之後合成了第一批原子，它們就像物質結構的“細胞”，最早出現的物質細胞是一些結構最簡單的氫原子，它們是元素週期表上最先出現的元素。氫原子在引力作用下聚合成雲團，在宇宙大爆炸之後產生的暗物質“暈”在氫氣體雲團形成的過程中發揮了關鍵作用。氫氣體雲團隨著宇宙的膨脹逐漸地冷卻下來，這一冷卻的階段被天文學家稱之為宇宙的“黑暗年代”，持續的時間大約為1億年。聚攏在暗物質“暈”之內的氫氣體雲團在冷卻和收縮的過程中逐漸地變得不穩定，密度和溫度的上升點燃了氫氣團的“火光”，宇宙的第一批恆星由此形成，最古老的恆星點亮了太空，宇宙的“黑暗年代”從此結束了，在我們未知的天空出現宇宙的“第一縷曙光”。第一批星系在宇宙黑暗年代的末期形成，它們通常是一些光線非常昏暗的星系，構成宇宙結構的第二批星系變得十分明亮，顯現得熠熠生輝，它們是在數億年之後形成的，第一批恆星之所以阻擋了第二批恆星的形成，主要的原因是第一批恆星電離了周圍的氫氣體，它們釋放了劇烈的紫外線輻射，形成第二批恆星的氣體雲團需要很長的時間來聚集成大質量的冷氣體雲塊。
第一批恆星發射的強烈紫外線輻射摧毀了周圍剩餘的氫原子雲團，恆星輻射的電離作用相當於剝離氫原子核周圍的電子。剩餘的電離化氫氣體以冷卻和聚集的方式來形成第二代恆星就會變得十分困難，由於第一代星系的阻擋作用，下一代星系的形成過程“被迫取消”，在接下來的數億年，宇宙沒有誕生新的星系，最終，暗物質“暈”的作用變得十分強大，大量被電離的氫氣體重新聚集在暗物質“暈”的周圍，它們的溫度足夠冷卻，密度足夠大，恆星誕生的機制重新恢復，第二代的星系發出了明亮無比的星光，我們的銀河系就屬於下一代的星系。杜倫大學領銜的天文團隊在銀河系周圍發現了一些最小的矮星系，它們比我們的銀河系更為古老，為天文學家研究最早的宇宙星系提供了“近距離”的樣本，天文團隊不必每次都“捨近求遠”，在最遙遠的宇宙尋找那些最古老的星系。
科普編譯：鄧如山
時間：2018-8-19
閱讀更多 金日談 的文章
