早期宇宙與宇宙起源

宇宙黑暗時代

在大霹靂那璀璨的火球、以及復合時釋放的那道閃光之後,你或許會以為宇宙就此點亮。然而,燈卻熄滅了。在很長一段時間裡——數億年——既沒有恒星,也沒有星系,任何地方都沒有任何東西在燃燒。大霹靂的餘暉已褪入看不見的紅外,而最初的恒星尚未點亮。這段漫長、無光的間歇,就是宇宙黑暗時代:從宇宙微波背景被釋放,到最初的恒星點燃之間的那個時代。

復合——大霹靂後約三十八萬年——給宇宙填滿了中性的氫和氦,並讓宇宙微波背景自由飛行。但那殘留的光隨空間膨脹而不斷被拉伸、冷卻,滑出了可見光的範圍,而當時再無其他光源。宇宙是一片黑暗、近乎均勻的冷中性氣體之海,只被那漸漸黯淡的微波輝光溫柔地照著。然而重力正在悄然運作:微弱的原初密度種子正把氣體聚攏,緩緩堆積起緻密的團塊,它們終將坍縮成最初的恒星。黑暗時代大約從大霹靂後三十八萬年持續到幾億年。

黑暗時代是觀測天文學的一片前沿,恰恰因為那時幾乎沒有光可看。我們無法給這個時代的恒星拍照,因為那時根本沒有恒星。但這個時代並非全然不可見:充滿其中的冷中性氫,會在 21 公分波長上發出並吸收一道微弱的無線電信號,天文學家正在建造實驗,去測繪這道低語,希望勾勒出氣體如何聚團、最初的恒星何時開始發光。黑暗時代之所以重要,是因為它是宇宙結構的孕育期——是重力把最初的天體從幾近毫無特徵的氣體中組裝起來的那段耐心而黑暗的間隔,它結束了純粹平滑的時代,開啟了恒星的時代。

這是個發人深省的念頭:在長達數億年的時間裡,整個宇宙裡一顆恒星都沒有。如果你那時能漂浮在太空中,你會看到每個方向都是徹底的漆黑,在比絕對零度高幾十度的冷氫氣中游弋,四下裡沒有一點星光。

復合之後很長一段時間,宇宙裡沒有恒星——只有黑暗、寒冷的氣體。

黑暗時代並非在一切意義上都漆黑一團——宇宙微波背景仍沐浴著萬物,21 公分的無線電輻射也存在。「黑暗」指的是當時尚未形成恒星或星系,而非完全沒有任何輻射。

又稱
dark agescosmic dark age宇宙黑暗期黑暗时期