造星速度狂飙10倍，哈勃望远镜揭密微小星系MXDFz4.4如何释放惊人能量照亮宇宙
美国国家航空暨太空总署（NASA）与欧洲太空总署（ESA）的哈勃太空望远镜，成功观测到早期宇宙一个极为微小的星暴星系MXDFz4.4所释放出的游离紫外线，为天文学家首次直接捕捉到宇宙再游离时代（EpochofReionization）恒星电离周围中性氢气体的关键证据。
MXDFz4.4存在于大霹雳后约14亿年，当时宇宙正处于再游离时代的尾声。这个星系的尺度约仅为银河系的百分之一，其高能紫外线却能穿透当时弥漫宇宙的中性氢迷雾，使研究团队得以用前所未有的方式，直接观察宇宙由不透明逐渐转变为透明的重要演化过程。
宇宙诞生后约前10亿年间，星系与星系之间充满大量中性氢气体，形成一道几乎无法穿透的“宇宙迷雾”，高能紫外线会被这些中性氢吸收，因此早期宇宙对此类辐射几乎完全不透明。随著第一代恒星与星系持续形成，源源不绝的游离光子逐步将周围中性氢电离，最终使整个宇宙逐渐恢复透明。这项再游离过程并非瞬间完成，而是历经数亿年的缓慢演化。过去研究普遍认为，当时浓厚的中性氢足以遮蔽所有游离紫外线，因此几乎不可能直接观测到这类辐射。但研究团队表示，哈勃望远镜不仅成功侦测到这些游离光子，更进一步揭露了这个星系的物理特性，成果远超出原先预期。
团队利用哈勃望远镜历年多项深空巡天累积的长时间曝光资料进行分析，确认MXDFz4.4所发出的游离紫外线来自星系内大量年轻且高质量的恒星。这些恒星大多形成于最近数百万年间的一波剧烈的恒星诞生事件，并高度集中于极小的空间内。虽然MXDFz4.4的大小仅约银河系的百分之一，但其恒星形成速率却高出银河系约10倍，使大量炙热的大质量恒星在狭小区域内共同释放强烈紫外线，有效穿透周围浓密的中性氢气体，形成游离通道。研究人员指出，如此高密度的年轻恒星族群，正是其能够突破宇宙迷雾、让游离光子逸散至星系外的重要原因。
由哈勃望远镜拍摄的可见光影像显示，几颗年轻恒星的爆发清除了MXDFz4.4及其周围空间的星际物质。（Source：NASA）
研究团队表示，天文学家虽然已发现不少位于再游离时代末期的星系，但至今始终未能直接侦测到它们逸散出的游离光子，因此MXDFz4.4成为目前极为罕见且独特的研究对象。这项成果不仅提供了宇宙再游离机制最直接的观测证据，也显示体积微小但恒星形成极为活跃的星暴星系，很可能正是推动早期宇宙再游离的重要来源之一，为理解第一代星系如何改变宇宙环境与早期宇宙演化历程提供了重要的新线索。