宇宙黑暗时代
在大爆炸那璀璨的火球、以及复合时释放的那道闪光之后,你或许会以为宇宙就此点亮。然而,灯却熄灭了。在很长一段时间里——数亿年——既没有恒星,也没有星系,任何地方都没有任何东西在燃烧。大爆炸的余晖已褪入看不见的红外,而最初的恒星尚未点亮。这段漫长、无光的间歇,就是宇宙黑暗时代:从宇宙微波背景被释放,到最初的恒星点燃之间的那个时代。
复合——大爆炸后约三十八万年——给宇宙填满了中性的氢和氦,并让宇宙微波背景自由飞行。但那残留的光随空间膨胀而不断被拉伸、冷却,滑出了可见光的范围,而当时再无其他光源。宇宙是一片黑暗、近乎均匀的冷中性气体之海,只被那渐渐黯淡的微波辉光温柔地照着。然而引力正在悄然运作:微弱的原初密度种子正把气体聚拢,缓缓堆积起致密的团块,它们终将坍缩成最初的恒星。黑暗时代大约从大爆炸后三十八万年持续到几亿年。
黑暗时代是观测天文学的一片前沿,恰恰因为那时几乎没有光可看。我们无法给这个时代的恒星拍照,因为那时根本没有恒星。但这个时代并非全然不可见:充满其中的冷中性氢,会在 21 厘米波长上发出并吸收一道微弱的射电信号,天文学家正在建造实验,去测绘这道低语,希望勾勒出气体如何聚团、最初的恒星何时开始发光。黑暗时代之所以重要,是因为它是宇宙结构的孕育期——是引力把最初的天体从几近毫无特征的气体中组装起来的那段耐心而黑暗的间隔,它结束了纯粹平滑的时代,开启了恒星的时代。
这是个发人深省的念头:在长达数亿年的时间里,整个宇宙里一颗恒星都没有。如果你那时能漂浮在太空中,你会看到每个方向都是彻底的漆黑,在比绝对零度高几十度的冷氢气中游弋,四下里没有一点星光。
复合之后很长一段时间,宇宙里没有恒星——只有黑暗、寒冷的气体。
黑暗时代并非在一切意义上都漆黑一团——宇宙微波背景仍沐浴着万物,21 厘米的射电辐射也存在。「黑暗」指的是当时尚未形成恒星或星系,而非完全没有任何辐射。