在一个遥远的星系中漂浮着星际云。类星体的光激发了布满星际云的一氧化碳(CO)分子,继而在高温的宇宙中留下了印记。
大爆炸30亿年之后的宇宙已经和我们现在凝望到的样子非常接近了。构成宇宙的星系,像今天一样沐浴在宇宙微波背景中,充满着星际云。恒星过去的活动使星系富含多种元素,比如碳和氧。碳原子和氧原子结合,形成一氧化碳分子。
分子和原子一样,可以从基态变到具有更高能量的状态。一氧化碳分子同样遵循这一规则,甚至还会被宇宙辐射激发。当这些在星际云中充斥着的分子达到更高的能量状态时,它们能够吸收任何穿过该星际介质的特定波长的光。一个非常明亮的天体(比如,类星体)被沿视线方向的某星系挡住,通过研究它发出的光,我们可以探测到某特定波长的吸收谱线,这就是被宇宙微波背景所激发的一氧化碳分子留下的印记(而星系正处在宇宙微波背景中)。
受膨胀效应的影响,吸收谱线红移,波长增加。因此,天文学家可以估算光线在哪个时期被吸收,当时的一氧化碳分子处在何种激发态,从而估算出宇宙当时的温度。据证实,当时距宇宙开始膨胀已有30亿年,宇宙的温度比现在高三倍……这正是大爆炸理论的力证!
相关内容: 大爆炸,宇宙微波背景,黑洞
年轻宇宙中的类星体,是一个非常明亮的光源,它的能量源应该是质量极大的黑洞在其周围聚集的星际气体。