看見遙遠星系中的第一代恆星
英美天文學家利用史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)和哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)偵測到來自某些最遙遠星系中誕生的第一代恆星的光。英國愛塞特大學(University of Exeter)Andrew Bunker認為:由這些觀測證據,顯示第一代星系形成的時間很可能比天文學家預期的時間還早。
Bunker等人先利用大天文台原深太空巡天計畫(GOODS,Great Observatory Origins Deep Survey)和哈伯極深太空觀測計畫(UDF,Ultra Deep Field)所觀測的影像進行研究,這些是目前天文學家所進行過感光時間最久、可得星體最暗的影像。UDF的星場位在南天的天爐座(Fornax)中,Bunker等人從影像中尋找距離地球非常遙遠、非常暗的星系。這些遙遠的星系所發出的可見光,雖然會被星際氣體雲或塵埃吸收,但紅外光則會穿透這些雲氣、抵達地球。這些天文學家再利用位在夏威夷的10米凱克望遠鏡拍攝光譜,進行距離確認;光譜測量結果,這些星系的紅移值(redshift)高達6,意味著這些星系離地球至少130億光年遠,換句話說,宇宙大霹靂之後不到10億年的時間,這些星系就已形成。
哈伯的影像可以讓天文學家獲知星系中新生恆星的狀況,但史匹哲的紅外影像則可讓天文學家獲得更多關於星系中老年恆星的訊息。因此,Bunker等人再利用史匹哲太空望遠鏡研究這個區域的紅外影像,分析星系中恆星的質量,結果發現某些星系的質量幾乎和現在宇宙中的星系差不多。這個結果,與倡議星系應藉由彼此碰撞合併而從小規模逐漸變大的理論不大相符,讓天文學家有點意外。
然而,真正讓這些天文學家迷惑的是:這些遙遠的星系至少已經3億歲了,約僅為宇宙誕生至今、僅5%的年齡大小。這表示恆星在宇宙非常早期就已經形成,而且第一代恆星誕生的時間,比天文學家原本預期得還早。第一代恆星一旦形成,宇宙被星光照亮,「黑暗時期(Dark Ages)」於焉結束;甚至星系之間的氣體也被星光強力照射之下而重新游離(reionisation),與WMAP衛星觀測到的微波背景輻射結果相同。將各種研究結果綜合來看,或許第一代恆星在在大霹靂之後2~5億年就已經誕生,而黑暗時期同時結束。