天体物理学聚焦宇宙再电离再电离是指宇宙的氢气体发生“第二次

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再电离是指宇宙的氢气体发生“第二次电离”，再电离使得宇宙变得透明，释放的光子得以从源头自由地穿行到整个的宇宙空间。再电离的开始之日是宇宙的黑暗期结束之时。早期宇宙气体物质的再电离是气体物质两次主要相变的第二次。当主要的重子粒子聚合为氢原子，再电离通常指的是氢气体的电离，宇宙原初的氦经历过相同的相变，通常称为氦气体的再电离。再电离是目前天体物理学主要的研究对象。

在宇宙大爆炸初期，物质处于一个高温高密的等离子体态，在诞生之后的30到40万年，宇宙随着膨胀而不断冷却，质子和电子开始复合成氢原子，几乎完全中性的宇宙进入相对平静的“黑暗时期”。在这一时期，恒星和星系没有形成，宇宙充斥了暗物质、氢和氦气体，它们在暗物质引力的作用下开始聚合成恒星和星系，巨大数量的光子从中释放，强大辐射将恒星周围的中性氢原子内的电子剥离出去，氢原子失去电子的过程被称为宇宙的再电离，

在今日宇宙中，星系际介质气体被高度电离。为了理解宇宙的再电离，我们有必要回顾一下宇宙发展史，从宇宙大爆炸的时刻到大约30至40万年，宇宙充满了电离的气体物质，30至40万年之后，宇宙逐渐冷却下来，回到中性气体状态，变得不透明，进入所谓的“黑暗年代”。在宇宙诞生后的4亿、5亿或6亿年，恒星、类星体和星系开始形成，宇宙开始再电离的过程，在宇宙诞生后的大约10亿年，再电离过程基本完成，宇宙再次变得透明。结束“黑暗年代”，进入“光明时代”。宇宙再电离始于第一代恒星发出的第一缕曙光，早期恒星和星系发出高能光子，它们使得星系周围比较稀薄的气体发生电离。随着星系的不断形成，电离区域逐渐扩大并相互连结，当电离区覆盖整个宇宙的星系际介质时，再电离的过程结束。宇宙再电离是星系形成与演化的关键阶段，科学家对这一时期的认识有许多空白和模糊的地方。

太阳系在宇宙诞生之后的9亿年形成，幸运地赶上宇宙的“光明年代”，而在宇宙诞生之后的10亿，暗能量开始加速宇宙的膨胀，透明的宇宙似乎渐渐地黯淡下来。最近，加州大学河滨分校天文与物理系的研究人员在宇宙再电离的观测和理论研究中取得一些进展，他们在天体物理杂志发表的成果加深了人们对宇宙再电离现象的认识。

科普编译： 2016-9-29

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