尽管在黑暗时期宇宙中看不到什么东西 ， 但它仍然是宇宙演化史上的一个重要的阶段 。
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宇宙早期的光到达地球时是红外光（比红光波长更长） 。 （图源：Inductiveload/NASA via Wikimedia Commons, CC BY-SA）
寻找第一道光
在引力的作用下 ， 第一批恒星和星系形成并开始发出第一道光线的时候 ， 黑暗时期就结束了 。 天文学家并不清楚第一道光是什么时候产生的 ， 最好的猜测是在大爆炸的几亿年后 。 他们同样不知道到底是恒星首先形成还是星系首先形成 。
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基于当前由暗物质主导的在引力作用下宇宙中结构形成的理论 ， 像恒星和星团这样的小天体可能首先形成 ， 然后由它们形成矮星系 ， 再形成像银河系这样的大一点的星系 。 与现在的恒星相比 ， 宇宙中的第一批恒星是特殊的 ， 它们的亮度是现在恒星的百万倍 ， 但生存时间极短 。 它们又亮又热然后死去 ， 留下能达到百倍太阳质量的黑洞 ， 这些黑洞有可能就成为了星系形成的种子 。
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天文学家非常希望能研究这个神奇又重要的宇宙时期 ， 但探测第一道光非常地具有挑战性 。 与当今大质量明亮的星系相比 ， 第一批星系非常小 ， 而且由于宇宙的膨胀 ， 它们现在远在百亿光年之外 。 此外 ， 第一批恒星被它们形成时剩下的气体包围 ， 这些气体就像雾一样吸收了大部分的光 ， 光辐射需要上亿年的时间才能从这片迷雾中逃出 。 当这些光到达地球时 ， 它们已经非常暗弱了 。
但挑战并不仅仅只有这些 。
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随着宇宙膨胀 ， 穿梭在其中的光的波长被持续拉长 。 这就是红移效应 ， 使波长较短的光（比如蓝光）变成波长较长的光（比如红光或者红外光） 。 用一个不完美的类比来说 ， 这类似于当一辆车从你身边开过 ， 车发出的声音的音调就会下降 。
当130亿年前从早期恒星或早期星系发出的光到达地球的时候 ， 它的波长被宇宙膨胀拉长了10倍 ， 变成了红外光 ， 意味着这些光的波长比红光还要长 。 如果要找到第一道光 ， 就必须在红外范围寻找 。
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