利用NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜前所未有的能力，一个国际科学家小组首次对宇宙最初十亿年中最微弱的星系进行了光谱观测。这些发现有助于回答天文学家长期存在的问题：什么来源导致了宇宙的再电离?

韦伯发现矮星系重新电离了宇宙

关于再电离时代[1]，即宇宙早期历史的一个时期，还有很多事情有待了解。那是一段没有任何恒星或星系的黑暗时期，充满了浓密的氢气雾，直到第一批恒星电离了它们周围的气体，光线开始穿过。天文学家花了数十年的时间试图找出发出足够强大辐射的来源，以逐渐清除覆盖早期宇宙的氢雾。

再电离时代(UNCOVER)计划(#2561)之前的UltradeepNIRSpec和NIRCamObserVations包括对透镜星团Abell2744的成像和光谱观测。一个国际天文学家团队对该目标(也称为潘多拉星团)使用了引力透镜效应，研究宇宙再电离时期的来源。引力透镜[2]会放大并扭曲遥远星系的外观，因此它们看起来与前景中的星系非常不同。

星系团“透镜”是如此巨大，以至于它扭曲了空间本身的结构，以至于来自遥远星系的光穿过扭曲的空间也呈现出扭曲的外观。放大效应使团队能够研究阿贝尔2744以外的非常遥远的光源，揭示了八个极其微弱的星系，否则即使韦伯也无法探测到这些星系。

研究小组发现，这些微弱的星系产生了大量的紫外线，其水平是之前假设的四倍。这意味着大部分重新电离宇宙的光子可能来自这些矮星系。

法国巴黎天体物理研究所的团队成员伊琳娜·切梅林斯卡(IrynaChemerynska)表示：“这一发现揭示了超微弱星系在早期宇宙演化中所发挥的关键作用。”“它们产生电离光子，在宇宙再电离过程中将中性氢转化为电离等离子体。它强调了了解低质量星系对于塑造宇宙历史的重要性。”

“这些宇宙动力源共同发出的能量足以完成任务，”团队负责人、巴黎天体物理研究所的哈基姆·阿泰克(HakimAtek)补充道，他也是描述这一结果的论文的主要作者。“尽管它们体积很小，但这些低质量星系却是高能辐射的多产者，并且它们在此期间的丰度如此之大，以至于它们的集体影响力可以改变宇宙的整个状态。”

为了得出这个结论，研究小组首先将极其敏感的韦伯成像数据与NASA/ESA哈勃太空望远镜的Abell2744成像数据结合起来，以选择再电离时期极其微弱的候选星系。

随后使用韦伯近红外光谱仪(NIRSpec)进行光谱分析。该仪器的多快门组件用于捕获这些微弱星系的多个光谱。这是科学家第一次可靠地估计微弱星系的普遍程度。结果证实它们是再电离时期最丰富的星系类型。这也标志着首次测量这些星系的电离能力，使天文学家能够确定它们正在产生足够的高能辐射来电离早期宇宙。

“NIRSpec令人难以置信的灵敏度与Abell2744提供的引力放大相结合，使我们能够详细识别和研究宇宙最初十亿年的这些星系，尽管它们比我们自己的银河系暗100多倍，”Hakim继续说道。

在即将推出的名为“GLIMPSE”的韦伯观测计划中，科学家将获得有史以来对天空进行的最敏感的观测。通过瞄准另一个名为AbellS1063的星系团，再电离时期甚至更暗的星系也将被识别出来。这将使科学家能够验证当前研究中的矮星系是否是典型的大尺度分布星系。由于这些新结果是基于在一个领域获得的观测结果，研究小组指出，如果微弱星系位于较密集的区域，其电离特性可能会有所不同。

因此，在不同领域进行的额外观察将提供进一步的见解并有助于验证这些结论。GLIMPSE观测还将帮助天文学家探索被称为宇宙黎明的时期，当时宇宙只有几百万年的历史，以提高我们对第一个星系出现的理解。