哈勃太空望远镜拍摄的遥远星系MXDFz4.4的视图（插图）。（图片来源：NASA/ESA/CSA/STScI/Ilias Goovaerts和Anton Koekemoer (STScI)/Marc Rafelski (STScI, JHU)/图像处理：Alyssa Pagan (STScI)）在宇宙大爆炸后14亿年存在的星系中发现了一个明亮、密集的热大质量恒星聚集体，帮助结束早期宇宙中充满中性氢气的雾霭，这些氢气笼罩着宇宙，遮蔽了来自发光物体的紫外光。这一聚集体被哈勃太空望远镜发现，正在一个小而快速增长的星系中发出紫外光。这个紫外光的存在以及产生它的聚集体的恒星形成历史表明，恒星形成的爆发为逐渐清除不透明的中性氢气贡献了电离辐射的波动。在大爆炸后的余波中，宇宙充满了在短波长光（如紫外光）下是不透明的中性氢气。然而，这种紫外光是中性氢的死敌，逐渐对宇宙中的气体进行电离。一旦氢气被电离，它就无法再吸收紫外光，因此，宇宙在这些波长上的变得透明。由于这一点，前十亿年被称为再电离时代。之所以称为“再电离”，而不是电离，技术上讲，这些气体在大爆炸后最初的379,000年中已经被电离过一次。在研究促成这一时代的原因时，天文学家已经确定了两个主要嫌疑人，它们可能产生足够的紫外光来电离中性氢。其中一个是活跃的超级大质量黑洞，另一个是第一代热大质量恒星。问题在于，由于中性氢擅长吸收紫外光，天文学家在追踪这一紫外光的源头和识别这两个嫌疑人中的主要罪魁祸首方面遇到了困难。在2023年，詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）取得了重大突破，发现了一个存在于大爆炸后仅9亿年并产生足够能量来电离其周围中性气体的星系。现在，哈勃太空望远镜进一步探测到了所谓的MXDFz4.4星系发出的紫外光。只有在其周围气体已经被电离的情况下，这种紫外光才能被观察到。“观察到这样的星系曾被认为是不可能的，”发现此星系的巴尔的摩太空望远镜科学研究所（STScI）成员Ilias Goovaerts在一份声明中表示。“研究人员预计填充早期宇宙的中性氢的‘雾霭’会太浓厚而遮蔽我们对其电离光的视线。哈勃不仅发现了这种光，而且还帮助揭示了该星系的特征的惊人细节。”MXDFz4.4的哈勃太空望远镜视图以及从我们的视角看到的其周围情况（图片来源：NASA/ESA/CSA/STScI/Ilias Goovaerts和Anton Koekemoer (STScI)/Marc Rafelski (STScI, JHU)/图像处理：Alyssa Pagan (STScI)）。MXDFz4.4首次在MUSE极深场（MXDF）中被识别，MUSE是位于智利欧洲南方天文台的非常大号望远镜上的多单元光谱探测器。其名称中的“z4.4”部分告诉我们该星系存在于红移为4.4，也就是说，它存在于123.7亿年前。随着宇宙自那时以来的扩张，紫外光已经被红移到可见波长范围，并被哈勃探测到。“天文学家发现了许多在宇宙历史的这个节点上存在的星系，但我们并没有从其中任何一个检测到电离光子，从而使MXDFz4.4独一无二，”负责哈勃任务的STScI副主管Marc Rafelski表示。MXDFz4.4比我们的银河系小100倍，但其形成恒星的速度却是我们银河系的十倍。许多恒星是在产生电离紫外光的紧密、发光的聚集体中诞生的。对年轻、遥远的星系MXDFz4.4及其密集光辉恒星聚集体的艺术印象（图片来源：NASA/ESA/Leah Hustak (STScI)）。该聚集体包含“许多年轻、热的大质量恒星在一个小空间中，这样可以更好地穿透不透明的气体，”Goovaerts说。此外，通过将哈勃对MXDFz.4.4的观察与JWST对该星系中较冷、较老恒星的观测进行比较，Goovaerts和Rafelski的团队发现，聚集体中的恒星是以爆发的方式形成的，每次爆发产生新鲜的电离紫外辐射，随着时间的推移，帮助清除更多和更多中性气体。我们现在看到这个星系大约在它完成电离周围气体后的2.5亿年。这些聚集体中的热大质量恒星在经历几百万年作为超新星爆炸后结束它们的生命，爆炸波和辐射。