生机勃勃的早期宇宙

马达

早期宇宙中的星系如何形成？这个主题现在刚刚变得略微不那么神秘了。
宇宙学家已经了解了大致的图景。在大爆炸之后的几百万年里，膨胀宇宙中的物质开始聚集成团块；团块中的小团块自我坍缩成了第一批恒星，而许多原初的团块最终并合形成了当今尺度的星系。

黑洞（蓝色）照亮赖曼alpha云团（黄色）的合成图片。（图片提供：X射线：NASA/CXC/Durham Univ./D.Alexander et al.；可见光：NASA/ESA/STScI/IoA/S.Chapman et al；赖曼alpha光学：NAOJ/Subaru/Tohoku Univ./T.Hayashino et al.；红外：NASA/JPL-Caltech/Durham Univ./J.Geach et al.）

但是，为什么这些星系会拥有如此的尺度，而不是很小或者增长到无穷大呢？关于这个问题，天文学家利用2007年NASA的钱德拉X射线天文台拍摄的照片得到了新的见解，结果在24日公布。
将近10年以来，科学家知道在早期宇宙中存在名为“赖曼alpha云团（Lyman-alphablobs）”的气体天体。它们因在氢原子的赖曼alpha波段发出紫外线辐射而得名。点亮云团的能量必然来自其他地方。在7月10日即将出版的《天体物理学杂志》上登载的一篇论文中，小组描述了对名为SSA22的赖曼alpha云团的观测，该云团直径约一百万光年。他们说，他们发现了云团发光的原因，同时还找到了云团以及其中星系中央活跃黑洞之间的关联。
大质量黑洞几乎在每个星系中都会存在，但只有其中的一部分会以足够快的速度消耗物质，以发出明亮的辐射。论文的合作者、英国达累姆大学的吉姆·吉奇（JimGeach）说，总的来说，有1%至10%的星系拥有活跃黑洞构成的核心，但在周围环绕着赖曼alpha云团的早期星系中，这一比例要高上5倍。这些大型星系处于诞生的后期，在宇宙年龄只及当下15%的时候即已可见。那时，被讨论的黑洞已经增加到了很大的质量，约合太阳的10亿倍。
显然，当我们观测赖曼alpha云团的时候，我们正在目睹来自这些黑洞（也许还有新生的恒星）的辉光，它们将星系的剩余气体加热，让这些气体逃入星系际空间，因此就不能再坍缩为新的恒星了。换句话说，我们正在目睹的星系正在停止增长。
为早期宇宙建模的理论家非常渴望观测星系演化中这一关键的“反馈”阶段。反馈机制可以解释星系中央由年老恒星组成的核球的质量以及中央黑洞质量的关系（之间的比例通常约等于700比1）。来自增长中的黑洞的辐射流增加会将剩余的气体吹出星系——这会阻止星系产生新的恒星，也会阻碍黑洞的进一步增长。（旋涡星系中的气体盘充斥着年轻的恒星，它可能是稍后落入的新物质产生的。）
从宇宙的角度来看，这一过渡阶段应该是很短暂的，这也是难以观测该过程的原因。但研究小组猜测。几乎所有的星系都要经历这一过程。