矮星系在宇宙進(jìn)化過(guò)程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，天文學(xué)家認(rèn)為，矮星系可能是最早形成的宇宙星系，從矮星系演變成了大星系。迄今為止，矮星系是天文學(xué)家在太空中發(fā)現(xiàn)的一種最多的星系，其中包含了宇宙中最多的天體，矮星系構(gòu)成了宇宙結(jié)構(gòu)的基本單元。大約有120到200個(gè)矮星系獨(dú)自地繞銀河系轉(zhuǎn)動(dòng)，但天文學(xué)家迄今發(fā)現(xiàn)了其中的20個(gè)。

矮星系的形成成了星系物理學(xué)的一個(gè)謎題，矮星系的誕生和成長(zhǎng)可能與暗物質(zhì)有關(guān)，這是宇宙物理學(xué)的難題之一。矮星系有“兩個(gè)之最”的特征，第一：矮星系是最小的星系，第二，矮星系是昏暗的星系。最小的矮星系在宇宙學(xué)中成了最大謎題之一，矮星系十分昏暗，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們的難度隨之增大，通過(guò)使用最高分辨率的望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家在銀河系附近的區(qū)域發(fā)現(xiàn)了少量的矮星系，大量的矮星系可能環(huán)繞在銀河系的周圍。

什么是宇宙的再電離？

再電離指的是宇宙中氫氣體發(fā)生的“第二次電離”，宇宙在再電離的過(guò)程中變得透明，早期的光子從釋放的源頭自由地穿行到整個(gè)宇宙。再電離的開始意味著宇宙黑暗時(shí)期的結(jié)束。早期宇宙的氣體物質(zhì)發(fā)生了再電離，這是宇宙氣體物質(zhì)第二次發(fā)生的相變過(guò)程。主要是重子類的粒子聚合成了氫原子，再電離一般是指氫氣體的電離。宇宙原初的氦原子經(jīng)歷了相同的相變過(guò)程，這是氦氣體發(fā)生的再電離，再電離已是天體物理學(xué)目前的主要研究課題。

物質(zhì)在宇宙大爆炸的初期處于高溫、高密度的等離子體態(tài)，在宇宙誕生后的30到40萬(wàn)年，宇宙在自身膨脹的過(guò)程中逐漸冷卻，質(zhì)子和電子開始復(fù)合為氫原子，幾近完全中性化的宇宙進(jìn)入了平靜的黑暗時(shí)期，恒星和星系在這一時(shí)期還沒(méi)有形成，宇宙中充斥了暗物質(zhì)、氫和氦的氣體，氣體物質(zhì)在暗物質(zhì)引力的牽引下開始聚合，最終形成了恒星和星系，巨量的光子從恒星內(nèi)發(fā)出，強(qiáng)大的光輻射將恒星附近中性氫原子內(nèi)的電子剝離出來(lái)，氫原子失去電子的現(xiàn)象被天體物理學(xué)家稱之為宇宙的再電離。

今日宇宙的星際介質(zhì)氣體已被高度電離，回顧宇宙的發(fā)展史，可以更好地理解什么是宇宙的再電離。從宇宙的大爆炸時(shí)刻到之后的大約30到40萬(wàn)年，宇宙太空充滿了電離態(tài)的氣體物質(zhì)，經(jīng)過(guò)了30到40萬(wàn)年，宇宙逐漸冷卻，中性氣體態(tài)的宇宙變得不透明，進(jìn)入了宇宙學(xué)概念的黑暗年代。恒星、類星體和星系在宇宙誕生后的4億、5億或6億年開始形成，宇宙的再電離過(guò)程開始產(chǎn)生，再電離過(guò)程在宇宙誕生后的大約10億年基本完成，結(jié)束了黑暗年代的宇宙再次變得透明。

宇宙再電離伴隨了第一代恒星發(fā)出的第一縷光，早期恒星和星系發(fā)出了高能光子，“光電效應(yīng)”使得星系附近稀薄的氣體原子發(fā)生了電離。電離區(qū)域隨星系的形成不斷擴(kuò)大并相互連結(jié)，一旦電離區(qū)覆蓋了所有的宇宙星系介質(zhì)時(shí)，再電離過(guò)程就結(jié)束了。宇宙再電離是星系形成與演化的關(guān)鍵階段，在宇宙再電離的研究領(lǐng)域存在很多的空白和模糊之處。

在宇宙誕生后的9億年，太陽(yáng)系的誕生幸運(yùn)地遇上宇宙的光明年代，在宇宙誕生之后的10億年，奇異的暗能量開始加速宇宙的膨脹，透明的宇宙似乎隨之變得黯淡起來(lái)。加州大學(xué)河濱分校天文與物理系的科研人員在宇宙再電離的觀測(cè)和研究中取得了進(jìn)展，他們?cè)凇短祗w物理學(xué)》雜志發(fā)表的成果加深了人們對(duì)宇宙再電離過(guò)程的理解。

羅塞塔上演墜毀的“告別演出”

經(jīng)過(guò)12年的漫長(zhǎng)飛行，歐航局發(fā)射的羅塞塔迎來(lái)了最后的時(shí)刻，羅塞塔追蹤彗星67P的最后一站定在彗星上的一個(gè)撞擊點(diǎn)，作為軌道飛行器的羅塞塔和著陸器菲萊剛好落在彗星67P的兩個(gè)相反地點(diǎn)。羅塞塔和菲萊的通訊將在2016年2月關(guān)閉。

羅塞塔是人類發(fā)射的第一個(gè)繞彗星轉(zhuǎn)動(dòng)的航天器，它是第一個(gè)墜毀在彗星表面的飛行器。2014年，羅塞塔在和彗星67P實(shí)現(xiàn)了“對(duì)接”，在彗星表面投下菲萊著陸器，菲萊是第一個(gè)降落在彗星表面的探測(cè)器，在實(shí)現(xiàn)了有控制性的著陸之后。菲萊一度中斷了信號(hào)聯(lián)系，羅塞塔等待了漫長(zhǎng)的7個(gè)月，隨后收到了菲萊的信號(hào)，2015年6月，羅塞塔和菲萊重新建立信號(hào)聯(lián)系。

在羅塞塔和菲萊、羅塞塔和地球建立了通信之后，歐航局的科學(xué)家對(duì)菲萊傳回的60多個(gè)小時(shí)的圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，陸續(xù)發(fā)布了分析的成果。彗星67P是“彗星天文學(xué)”的一個(gè)研究樣本，對(duì)彗星形成和特征的研究有助于加深人們對(duì)太陽(yáng)系和生命起源的理解。彗星的歷史和太陽(yáng)系一樣古老，彗星是太陽(yáng)系的活化石，包含水和有機(jī)分子的彗星與地球的生命起源有著不可分割的關(guān)聯(lián)。

編譯： 2016-9-29