接近宇宙边缘是什么感觉？(5)

图片来源：美国宇航局、欧空局、CSA、托马索·特鲁（加州大学洛杉矶分校）;处理：佐尔特·列维（STScI）
在310亿光年的距离上，相当于大爆炸后5.5亿年的时间，我们到达了我们所谓的再电离的边缘：宇宙的大部分对光学都是透明的。再电离是一个渐进的过程，并且发生得不均匀;它在很多方面就像一堵锯齿状的多孔墙。一些地方看到这种再电离发生得更早，这就是哈勃望远镜发现其有史以来最遥远的星系的方式（距离我们320亿光年，大爆炸后仅4.07亿年），但其他地区保持部分中立，直到近十亿年过去了。
JWST现在把我们带到了更远的地方，向我们展示了早在大爆炸后3.3亿年前的星系，在那里它们仍然看起来很大，进化，并且就其中存在的元素而言并不完全“原始”。一定还有恒星和星系，甚至超出了JWST迄今为止向我们展示的内容。
然而，除了我们目前望远镜所能看到的那些极限之外，我们仍然可以测量恒星形成的间接迹象：通过氢原子本身的光发射，这只发生在恒星形成时，电离发生，然后自由电子与电离的原子核重新结合，在此之后发出光。

在宇宙微波背景的背光照射下，中性气体云可以在辐射上印上特定波长和红移的信号。如果我们能以足够高的灵敏度测量这些光，我们就可以希望有一天能绘制出宇宙中气体云的位置和密度，这要感谢21厘米天文学的科学。2018年观测到的红移15-20的亮度温度下降可能正是由于21厘米发射的影响。
图片来源：詹尼·伯纳迪（Gianni Bernardi），通过他的AIMS演讲
目前，我们只有这种早期恒星形成特征的间接特征(尽管有许多人对这种信号的有效性存在争议)，这表明年轻的星系早在大爆炸后1.8亿至2.6亿年就存在了。这些原星系形成了足够多的恒星，我们可以在数据中看到它们存在的第一个线索，对应于340到360亿光年之间的距离。虽然我们目前的望远镜还没有直接观测到这些星系，但许多天文学家的巨大期望是，用JWST进行足够长时间的深场曝光将揭示它们。