宇宙探索·宇宙紫外线背景辐射：星系际介质的隐形加热器

在浩瀚宇宙的星系之间，弥漫着一种看不见的“隐形加热器”——宇宙紫外线背景辐射（Extragalactic Ultraviolet Background, EUVB）。

它是由宇宙中所有的恒星、活动星系核以及高能天体过程释放的紫外线光子共同构成的弥漫辐射场，虽然无法直接用肉眼观测，却深刻影响着星系际介质的物态和宇宙的演化进程。

宇宙紫外线背景辐射的起源可以追溯到宇宙第一代恒星的诞生。

当第一代恒星完成核合成后，通过星风和超新星爆发将重元素抛洒到星际介质中，同时释放大量紫外线光子。

这些光子在宇宙空间中传播，与星系际介质中的中性氢和氦发生相互作用，将其电离，形成了今天我们观测到的电离星系际介质。

据最新观测数据显示，在宇宙红移z=2的“宇宙正午”时期，EUVB的光子密度达到了峰值，比今天高出近一个数量级。

2024年《天体物理学报》刊登的一项研究利用JWST的深场观测数据，首次直接测量了红移z=6时期的EUVB强度。

结果显示，该时期EUVB的强度比之前理论模型预测的高出约40%，这意味着早期宇宙的恒星形成率被严重低估，大量低质量矮星系的贡献此前未被计入模型。

天文学家主要通过两种方法来探测EUVB：一种是观测类星体的赖曼阿尔法森林吸收线，通过分析不同红移类星体光谱中赖曼阿尔法吸收线的分布和深度，可以反推出对应时期EUVB的强度；

另一种是直接测量河外紫外背景的光子计数，这需要避开银河系内紫外辐射的干扰，通常利用太空紫外望远镜在月球轨道或拉格朗日点进行观测。

EUVB对星系的形成和演化有着至关重要的调节作用。

它通过对星系际介质的电离加热，提高了星系晕中气体的温度，增加了气体冷却的时间尺度，从而抑制了小质量星系的恒星形成效率。

这一机制很好地解释了为什么在宇宙中观测到的小质量星系数量比暗物质模拟预测的少得多——EUVB的加热效应“熄灭”了大量矮星系的恒星形成活动。

近年来，随着观测技术的不断进步，EUVB的研究进入了一个新的阶段。

欧洲空间局发射的Euclid卫星和美国宇航局的Roman望远镜都搭载了高灵敏度的紫外探测器，将在未来十年内绘制出高精度的EUVB全天分布图。

这些观测数据不仅将帮助我们更准确地理解星系的形成和演化，还将为暗能量的性质提供新的约束——EUVB的传播会受到宇宙膨胀的影响，其能谱中蕴含着宇宙膨胀历史的信息。

参考信息来源

NASA Extragalactic Database (NED) - EUVB观测数据 《The Astrophysical Journal》- 2024年EUVB与星系反馈相关论文 欧洲空间局（ESA）- Euclid卫星EUVB观测计划介绍 NASA Roman望远镜官方介绍 - EUVB观测科学目标

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