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2013 年 3 月 2 日

太陽系的前世今生 (61):首批恆星誕生的曙光

影像提供 : NASA / JPL / Caltech / A. Kashlinsky (Goddard Space Flight Center) 
文字提供 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 依據專門論述時空結構的「愛因斯坦的廣義相對論」 (General Relativity) 數學方程、以及在大尺度觀測下宇宙該呈現均質且各向同性 (homogeneity and isotropy) 「宇宙學原理」 (The Cosmological Principle) 哲理規範兩個基本假設通則,我們宇宙來自 137 億年前的一次 大霹靂 (Big Bang) ,歷經存有極高溫狀態的普朗克時期 (Planck epoch)、大一統時期 (Grand unification epoch)、 渾沌膨脹 (chaotic inflation) 、 電弱交互作用力主導的時期 (Electroweak epoch)、 夸克時期 (Quark epoch)、 強子時期 (Hadron epoch)、 輕子時期 (lepton epoch) 、 光子時期 (photon epoch), 以及大霹靂之後 3 分鐘到 20 分鐘之間進行的 太初核融合 (Big Bang nucleosynthesis) 之核過程, 以及後續恆星、星系的形成與演化,才能有現今觀測到的宇宙景觀。

           之前我們已經介紹到,宇宙主要成份是奇異且神祕的 暗能量 佔約佔宇宙全部物質的 72.6 ± 1.5% 、神祕的 暗物質  22.8 ± 1.3%, 剩下的  4.56 ± 0.15% 才是大家所熟悉的原子、分子結構所構成一般物質 (Matter) 的景觀。 2005 年 11 月 2 日,美國航空暨太空總署 (NASA) 公佈 史匹哲太空望遠鏡 (Spitzer) 偵測波頻在 3.6 微米 (測量 溫度 T ~ 805 K) 的 紅外光陣列相機 (IRAC) 朝向 天龍座 (Draco) 攝得距離我們約 0.5 ~ 1.0 億光年 遠的 來自宇宙首顆恆星的紅外光 。 宇宙在大霹靂的黑暗期之後,歷經「氫再電離」和「氦再電離」階段的演化,類似我們 太陽系 的恆星系統才形成。所謂的「再電離」 (Reionisation) 是指在大霹靂的黑暗期之後,宇宙中物質再電離的程序,並且是宇宙中氣體的兩次主要相變。 當主要的 重子物質 成為氫的型式,氫再電離通常指的是氫氣體的游離。 宇宙中的氦也經歷過相同的相變,但在宇宙歷史上是不同的階段,通常會稱為「氦再電離」。 上方下圖所呈現如燃燒般的再電離混沌狀態,就是 Spitzer 觀測到的背景圖像。而最上方的影像是在此混沌狀態下誕生的第一批 恆星誕生 的曙光。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (62):恆星誕生的溫床
天文史上的今天 : 2001 年 3 月 2 日,日本第 4 顆 X 光 天文衛星 ASCA (Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics,Astro-D) 重返墬入地球大氣層燒毀。
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         諮詢服務 : 陳輝樺 或 (NMNS 國立自然科學博物館)
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