一個國際研究小組已經證實了在早期宇宙中觀察到的最微弱的星系JD1的存在。這一發現是利用美國宇航局的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡做出的，有助於了解宇宙的演變。JD1是使大爆炸後的氫霧電離的典型星系，由於它位於一個放大其光線的星系團後面所以被研究。

JD1星系的投影圖（插圖），它位於一個名為Abell2744的明亮星系團後面。Guido Roberts-Borsani/UCLA）；原始圖像： NASA, ESA, CSA, Swinburne University of Technology, University of Pittsburgh, STScI

在大爆炸之後，宇宙膨脹並冷卻到足以讓氫原子形成。由於沒有來自第一批恆星和星系的光，宇宙進入了一個被稱為宇宙黑暗時代的時期。

第一批恆星和星系在幾億年後出現，並開始燃燒掉大爆炸留下的氫霧，使宇宙變得透明，就像今天這樣。

由加州大學洛杉磯分校的天體物理學家領導的研究人員證實了一個遙遠的、微弱的星系的存在，該星係是那些光線燒穿氫原子的典型星系；這一發現應該有助於他們理解宇宙黑暗時代是如何結束的。

由加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）天體物理學家領導的一個國際研究小組已經證實了早期宇宙中所見到的最微弱的星系的存在。這個被稱為JD1的星係是迄今為止被確認的最遙遠的星系之一，它是典型的那種燒穿大爆炸留下的氫原子霧的星系，讓光線照亮宇宙並將其塑造為今天的樣子。

這一發現是利用美國宇航局的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡進行的，其結果發表在《自然》雜誌上。

宇宙生命的頭十億年是其演變的關鍵時期。在大爆炸之後，大約138億年前，宇宙膨脹並冷卻到足以讓氫原子形成。氫原子吸收來自年輕恆星的紫外線光子；然而，在第一批恆星和星系誕生之前，宇宙變得黑暗，進入了一個被稱為宇宙黑暗時代的時期。幾億年後，第一批恆星和星系的出現使宇宙沐浴在充滿活力的紫外線中，開始燃燒，或電離氫霧。這反過來又使光子能夠穿越空間，使宇宙變得透明。

確定在那個時代占主導地位的星系類型–被稱為”離子化時代”–是今天天文學的一個主要目標，但是在韋伯望遠鏡開發之前，科學家們缺乏研究第一代星系所需的敏感的紅外儀器。

加州大學洛杉磯分校博士後研究員、該研究的第一作者Guido Roberts-Borsani說：”迄今為止，用JWST發現的大多數星係都是明亮的星系，這些星系很罕見，而且不被認為特別能代表填充早期宇宙的年輕星系。因此，雖然很重要，但它們不被認為是燒掉所有氫霧的主要媒介。”

“另一方面，像JD1這樣的超暗星係要多得多，這就是為什麼我們相信它們更能代表進行再電離過程的星系，使紫外線在空間和時間中不受阻礙地傳播。”

JD1是如此的昏暗和遙遠，以至於如果沒有強大的望遠鏡–以及來自大自然的幫助，研究它是具有挑戰性的。JD1位於附近一個名為Abell 2744的大型星系團後面，這些星系團的綜合引力彎曲並放大了來自JD1的光線，使得它看起來更大，比原來的亮度高13倍。這種效應被稱為引力透鏡，類似於放大鏡如何扭曲和放大其視野內的光線；如果沒有引力透鏡，JD1可能會被錯過。

研究人員利用韋伯望遠鏡的近紅外光譜儀NIRSpec獲得了該星系的紅外光譜，使他們能夠確定它的精確年齡和與地球的距離，以及它在相對較短的壽命內形成的恆星數量和灰塵及重元素數量。

該星系的引力放大和韋伯望遠鏡的另一個近紅外儀器NIRCam的新圖像相結合，也使研究小組有可能以前所未有的細節和分辨率研究該星系的結構，揭示了正在形成恆星的三個主要拉長的灰塵和氣體團塊。研究小組利用新的數據將JD1的光線追溯到它的原始來源和形狀，揭示了一個緊湊的星系，其大小只是像銀河系這樣的老星系的一小部分，而銀河系的年齡為136億年。

由於光線到達地球需要時間，所以JD1被看作是大約133億年前的樣子，當時宇宙的年齡只有現在的大約4%。

“在韋伯望遠鏡開啟之前，就在一年前，我們甚至無法夢想確認這樣一個微弱的星系，”加州大學洛杉磯分校物理學和天文學教授、該研究的第二作者Tommaso Treu說。”JWST和引力透鏡的放大能力的結合是一場革命。我們正在改寫關於星系如何在大爆炸後立即形成和演化的書”。