宇宙的再电离期，把宇宙从鬼门关拉回来，没有它就没有今天的宇宙
2020-03-22 01:26:29   来源：东方头条   

（【宇宙出生日记】栏目内容较多，我们会以连载的方式介绍，本篇是第三期。篇幅较长，如果不能一口气看完，建议先收藏后看，感谢你阅读本文！）

上一期，我们讲到了宇宙的黑暗时代，那个宇宙的“断档期”、我们不知道的历史。

说起来，这个时期并不长，按照5.2亿年来算的话（不考虑其他研究成果，暂时按这个数字来算），仅仅占了宇宙历史的3.76%。但是，如果这个状态一直持续下去，整个宇宙都会一直沉寂下去，那就不会有今天的恒星、星系，更不用提生物了。

好在，就在这个时期，引力在暗中发挥着作用。在宇宙的一些位置上，由于氢原子分布得并不是完美的平均状态，其密度比宇宙平均密度高了1/30000。这个数字看起来极小，但绝非微不足道，它足以撬动整个宇宙。

正是这样密度的失衡，导致了引力的失衡。在密度较高的区域，引力较强，氢原子开始缓慢地靠近、结合，形成了更大的引力区域，吸引更多的氢原子。终于有一天，它被点亮了，宇宙中的第一颗恒星诞生了！

宇宙的黑暗时代，终于有了第一道光。从此，宇宙进入了另一个时代——再电离期。

实际上，第一颗，或者说第一批恒星，都是非常非常巨大的恒星。科学家利用计算机进行了相关的模拟，结果显示，宇宙中的第一批恒星都有太阳100倍的质量。不过，这个数据也只是猜测，或者说，这就是再电离期留给科学家的第一个未解之谜。

总之，基本可以确定，它们真的非常巨大。我们说过，大质量的恒星意味着更快的核聚变。它们迅速掏空自己的身体，然后，砰，炸了。

炸是炸了，但是它们用短暂的生命，完成了宇宙最重要的转变。

它们的光芒，照亮了黑暗的宇宙，结束了宇宙的黑暗时代。

它们发射出的紫外光，将宇宙中的氢原子电离。于是，当我们今天向宇宙深处望去时，几乎找不到氢原子，绝大部分都是被电离后裸露在宇宙空间的质子。

再电离期是一个漫长的过程，大约开始于宇宙大爆炸的3亿年后。

根据2017年中国、美国、智利三国天文学联合团队对一个宇宙早期星系观测的数据，大约在宇宙大爆炸8亿年后，再电离完成了50%。

2000年，日本和美国的联合团队在斯隆数字巡天项目中对一个类星体的氢进行了检测，得出结论：再电离过程结束于宇宙大爆炸的10亿年后。

看起来，这个时期好像还挺容易理解的。正所谓外行看热闹，内行看门道。天文学家在研究的时候，发现了问题。

2017年，天文学家发现了类星体J1342 + 0928。这个类星体的核心，有一个超大质量黑洞。它的质量，相当于8亿个太阳！

它的质量我们倒是不稀奇，因为我们也发现了比它还巨大的黑洞。最让科学家不理解的，是它出现的时间。据科学家观测，这个黑洞，或者说这个类星体，出现在宇宙大爆炸后6.9亿年。也就是说，它们所处的时间，正在宇宙的再电离期。而且按照前面的数据来说，宇宙中原子的再电离率还不到一半！

在那段期间，宇宙中能形成多少恒星，我们都还不知道。那么，当时哪来这么多物质让这个黑洞成长到如此巨大呢？这就好像在一群小学生之中，突然有一个小孩站起来在讲台开始研究弦理论……

按照我们目前的理解，它就是大质量恒星死亡后留下的普通黑洞，然后通过不断地吸积，逐渐长大。但这里面就有两个问题：第一个就是刚才说的，当时恒星都很少，它是吃啥才能张这么快的？神奇小饼干？第二就是，我们现在都还几乎没有发现中等质量黑洞（就是介于恒星级黑洞和超大质量黑洞的中间分类），所以科学家也一度很怀疑：超大质量黑洞真的是从恒星级黑洞长大的吗？

因此，为了能够搞清楚这些超大质量黑洞是从哪来的，我们就必须看到更久远的宇宙。

除此之外，还有很多问题困扰着科学家。比如再电离期的更准确起止时间，都是什么时候？第一批恒星到底何时形成、又是怎样形成的？第一代星系是如何形成的？宇宙的再电离，是一次性完成的，还是多次电离的？

这就需要借助更强大的设备，比如我们多次“翻牌”的詹姆斯·韦伯太空望远镜。算了，不想提了，NASA预算实在有限。也可能他们已经申请，但是上面的人还在讨论给多少钱吧……

总之，经过了再电离期，宇宙算是在鬼门关走了一遭，实现了凤凰涅槃、浴火重生。接下来，宇宙会如何演化呢？

在【宇宙出生日记】第四期的文章中，我们会为大家解答这个问题。如果你感兴趣，烦请点击一下关注，第一时间阅读下一期文章，也可以获得更多有趣的知识，感谢支持！