离我们最远的星系在哪里? 新发现再次打破纪录

科学上的新发现，总是离不开运气、技术和聪明才智。

最远星系纪录的新保持者GN-Z11。NASA

科学家确认星系距离的方法之一是测量它的红移值。由于宇宙在膨胀，空间在拉伸，因此星系发出的光，其波长也会被拉伸，使其在视觉上偏红。这样的现象就被称为“红移”。此前发现的最遥远星系是EGS8p7，其红移值为8.63，它到达地球的光是从132.24亿年前发出的，那时候宇宙的年龄还只有5.73亿年。但这个纪录最近又被打破了，一个国际科研小组宣布了他们的新发现。

新纪录保持者的红移值达到了11.1，这意味着我们看到的这个星系发出的光是134亿年前发出的，当时宇宙的年龄只有4.07亿年。这个星系比其它我们已知的所有星系都远，其存在的时间也更接近宇宙诞生之初。这个星系的编号为GN-Z11，科研人员认为，我们看到这个星系不仅仅是因为有熟练的技巧，更多的是运气。

星系的亮度是与距离的平方成反比的，因此在这个距离上的星系只有最亮的那些才有机会被我们看到。这些最明亮的光线是由温度最高、质量最大的恒星发出的，它们发出的主要是紫外线，但同时紫外线也会电离氢原子，导致在光谱中产生所谓的“莱曼-阿尔法”谱线。“莱曼-阿尔法”谱线的波长很短，不在可见光波段内。但如果星系和我们的距离遥远，红移就会产生效应，导致该谱线越过可见光波段进入红外波段内。进而被哈勃太空望远镜上的分光仪侦测到。

NASA

然而运气也很重要。在这个距离上的宇宙充满了未被电离的中性物质。星系发出的紫外线和可见光要穿越浩瀚的空间到达我们眼中，宇宙必须变得足够透明才行。正如我们在可见光波段上看不到银河系中心一样，中性物质会阻隔可见光的传播。只有经过一代代恒星发出紫外线辐射，这些物质才会被充分电离，空间才会变透明。因此我们能看到这个星系实在是太幸运，它刚好处于一个恰到好处的位置，在这个位置和我们之间恰好又有足够多的造星运动，这些造星运动产生的恒星又恰好能够将挡在我们之间的中性物质充分电离，形成一个透明的视线。

在下一代的太空望远镜投入使用前，这个纪录可能会一直保持下去。因为这样的好运不常有。这个星系其实比银河系要小很多，但却拥有十亿以上的恒星，包括许多炽热明亮的年轻蓝星。科研人员认为，在宇宙中首颗恒星形成后仅2到3亿年间就能出现如此大质量的星系是令人吃惊的。这意味着星系的成长速度相当快，恒星的产生速度也非常高。

理论上，最早的星系红移值可以达到15至20甚至更大，如下图所示。

这是一个奇妙的发现，这也是一个奇妙的时代。我们正朝着宇宙诞生之初推进，但我们尚未到达首颗恒星和首个星系诞生之时。随着技术的进步，也许在下一个十年中，我们真的会看到宇宙中发出的首道“光”，也肯定会对“我们从哪里来”这个问题有更深入的理解。