NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜的关键任务之一是探测早期宇宙。现在，韦伯NIRCam仪器无与伦比的分辨率和灵敏度首次揭示了早期宇宙中星系的局部环境。

韦伯揭示星系合并是早期宇宙之谜的解决方案

这解决了天文学中最令人费解的谜团之一——为什么天文学家检测到氢原子发出的光，而这些光本应被大爆炸后形成的原始气体完全阻挡。这些新的韦伯观测发现，星系周围存在微小而微弱的物体，这些物体显示出“无法解释的”氢排放。

结合对早期宇宙星系的最先进的模拟，观测结果表明这些邻近星系的混沌合并是氢排放的来源。这些发现已发表在《自然天文学》上。

光以有限的速度(每秒300,000公里)传播，这意味着星系距离越远，其发出的光到达太阳系所需的时间就越长。因此，对最遥远星系的观测不仅可以探测宇宙的深处，而且还可以让我们研究宇宙的过去。

为了研究非常早期的宇宙，天文学家需要极其强大的望远镜，能够观测非常遥远(因此非常微弱)的星系。韦伯的关键能力之一是能够观察那些非常遥远的星系，从而探索宇宙的早期历史。一个国际天文学家团队充分利用了韦伯惊人的能力来解决天文学中一个长期存在的谜团。

最早的星系是充满活力和活跃的恒星形成的场所，因此具有丰富的氢原子发射光(称为莱曼-α发射)的来源。然而，在再电离时期，大量的中性氢气包围了这些活跃恒星形成的区域(也称为恒星苗圃)。

此外，星系之间的空间比现在充满了更多的中性气体。这种气体可以非常有效地吸收和散射这种氢排放，因此天文学家很早就预测，在极早期宇宙中释放的大量莱曼-α排放在今天应该是观测不到的。

然而，这一理论并不总是经得起检验，因为天文学家之前已经观察到了非常早期的氢排放的例子。这就提出了一个谜：这种早就应该被吸收或散射的氢排放是如何被观察到的?

剑桥大学研究人员、这项新研究的首席研究员卡勒姆·威滕(CallumWitten)阐述道：“之前的观测结果中最令人费解的问题之一是在极早期宇宙中检测到来自氢原子的光，而这种光本应被完全阻挡。”“大爆炸后形成的原始中性气体。之前已经提出了许多假设来解释这种‘无法解释’的排放的大逃逸。”

该团队的突破归功于韦伯将角分辨率和灵敏度完美结合。使用韦伯近红外相机仪器进行的观测能够分辨出围绕着明亮星系的更小、更暗的星系，这些星系中检测到了无法解释的氢排放。换句话说，这些星系的周围似乎比我们之前想象的要繁忙得多，充满了小而微弱的星系。

至关重要的是，这些较小的星系彼此相互作用并合并，韦伯揭示了星系合并在解释最早星系的神秘发射方面发挥着重要作用。

斯坦福大学团队成员塞尔吉奥·马丁-阿尔瓦雷斯补充道：“哈勃只看到了一个大星系，而韦伯则看到了一群较小的相互作用星系，这一发现对我们理解某些星系意外释放氢产生了巨大影响。第一个星系。”

然后，该团队使用最先进的计算机模拟来探索可能解释其结果的物理过程。他们发现，通过星系合并，恒星质量的快速积累既推动了强烈的氢排放，又促进了辐射通过清除了丰富的中性气体的通道逃逸。因此，以前未观测到的较小星系的高合并率为长期存在的难以解释的早期氢排放难题提供了令人信服的解决方案。

该团队正在计划对处于合并各个阶段的星系进行后续观测，以便继续加深对氢排放如何从这些变化的系统中喷射的理解。最终，这将使他们能够提高我们对星系演化的理解。