天文|史上最强望远镜来临 宇宙的黑暗时代将被探索 答案很快被揭晓

让我们跟随这史上最强望远镜的脚步 , 一起回到宇宙的(那个)黑暗时代

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哈勃拍摄了它所能看到的最古老星系的照片——在这里看到了——但詹姆斯韦伯太空望远镜可以追溯到更远的时间 。(图片来源:美国宇航局)
有人称 NASA 的詹姆斯韦伯(James Webb)太空望远镜是“吞噬天文学的望远镜” 。它是有史以来最强大的太空望远镜 , 也是突破人类的工程学极限的复杂机械造物 。2021 年 12 月 18 日 , 经过多年的延误和数十亿美元的成本超支 , 该望远镜计划发射进入轨道并迎领下一个天文学时代 。

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我是一名天文学家 , 专攻观测宇宙学 。我研究遥远的星系已经 30 年了 。关于宇宙的一些最大的悬而未决的问题与大爆炸之后的早期宇宙有关 。第一个恒星和星系是什么时候形成的? 哪个先出现 , 为什么? 我非常兴奋天文学家可能很快就会揭开星系如何开始的故事 , 因为詹姆斯韦伯(James Webb)太空望远镜是专门为回答这些问题而建造的 。
宇宙的黑暗时期
很多证据表明宇宙始于138亿年前的大爆炸 , 之后宇宙进入了一个极端高温高密度的状态 。 在大爆炸之后 , 宇宙立即开始膨胀并冷却下来 。 大爆炸一秒之后 , 宇宙的直径膨胀到了百万亿英里 , 平均温度是180亿华氏度(100亿摄氏度) 。 大爆炸后约40万年 , 宇宙直径达到了一千万光年 , 温度下降到了5500华氏度(3000摄氏度) 。 如果这个时候有人观察宇宙 , 会发现宇宙就像一个巨大的保温灯一样发出暗红的光 。

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在这段期间 , 宇宙就像一锅均匀的汤 , 充斥着高能粒子、辐射、氢和氦 。 宇宙没有任何结构可言 。 随着宇宙变得越来越大 , 温度越来越低 , 这锅汤逐渐变得越来越稀薄 , 宇宙变得越来越黑暗 。 这就是科学家所说的宇宙的“黑暗时期” 。

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黑暗时期的这锅汤并不是完全均匀的 , 所以在引力的作用下 , 小区域内的气体开始互相聚集 , 密度越来越大 。 平滑的宇宙变得充满了小气体团 , 这些团块就是最终形成恒星 , 星系 , 以及宇宙中其他所有东西的种子 。

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