新的红移记录
在红移8.2的GRB 090423发生1年半之后，红移记录又一次被打破了。这次扬名的是哈勃超深场中的星系UDFy-38135539，距离130.71亿光年（比GRB 090423还要远3500万光年），红移8.55，对应的时代是大爆炸后的不到6亿年。这下已知照彻黑暗时代的第一缕光线是来自星系的，伽玛暴要加油了~~
UDFy-38135539的位置（左上插入图的红圈内）。（图片提供：G. Illingworth, HUDF09 Team, NASA, ESA）
来自法国巴黎天文台的Matthew Lehnert领导的小组是这个星系的发现者。星系最初是由哈勃空间望远镜在去年秋天使用刚刚更换的宽视场照相机III记录的。研究者根据在不同波段的亮度差异得出了初步的测光红移（类似于判断GRB 090423红移的Lyman break？其实本人没搞明白的是，为什么用这个方法判断星系的红移说是不太准确，必须通过谱线等其他方法验证，但是针对伽玛暴就认为可靠呢？或者说是不同天体辐射谱分布不同，星系谱分布更为复杂？），在超深场的一万余个星系中判定了一批高红移星系的候选对象，UDFy-38135539是其中之一。之后，Lehnert等人使用欧洲南方天文台甚大望远镜的SINFONI光谱仪将来自UDFy-38135539的光线分解，最终根据光谱中Lyman α氢线的位置给出了红移，与测光红移吻合。
小组最初估计，确定红移需要1年左右才能完成。不过最后整个分光过程只花费了16小时的时间。对于一个如此遥远的天体来说，这已经是非常迅速了。但高红移之外，哈勃的测光还给出了另一种可能性：该星系位于红移在2左右的地方。如果这种情况属实，待测谱线应该对应氧元素的一次电离禁线。不过这条氧线是一对双线，观测到的理应更宽才是，所以这一可能性被排除。
高红移天体最大的意义在于提供了了解早期宇宙，尤其是至关重要的再电离时代的线索。宇宙诞生之初，原子处于电离状态。随着空间膨胀，温度的降低，电子逐渐与原子核结合成中性原子。复合过程完成于大爆炸30余万年之后，随后的相当长时间内，宇宙中不存在任何发光天体，且充斥着全空间的中性氢在大多数波段也存在强吸收。因为这个原因，再加上现在人们对此时代知之甚少，这段时间被称为宇宙的黑暗时代。
之后中性氢云在引力作用下凝聚成第一代恒星，它们的星光（主要是紫外星光）让周围的中性介质再度电离，让宇宙变得透明。再电离过程发生在大爆炸大约1.5亿年之后，标志着最为古老的恒星的形成，也意味着黑暗时代的结束。但是这一过程存在很大的不确定性，迄今也没有针对第一代恒星的直接观测。若要了解宇宙的再电离，高红移天体是关键的线索。
宇宙再电离过程的模拟图，蓝色表示电离区，红色和白色表示电离前沿（Ionization Front），黑色表示中性氢云。各图分别对应z = 14（左上）、z = 10（右上）、z = 8（左下）和z = 6（右下）。（图片来源：Marcelo et al. 2009）
作为已知第一个存在于在再电离时代的星系，UDFy-38135539可以告诉人们第一代星系和恒星的性质和特点，同时也对理论上再电离的发生时间提供了限制。结合这次观测以及先前对高红移星系的研究，UDFy-38135539的星族应该以低金属丰度的大质量恒星为主导，年龄在1000万到1亿年之间。UDFy-38135539的周围已经显示出了再电离的迹象。但是根据计算，该星系本身的规模很小，只及银河系的100分之一左右，其中的恒星辐射并不足以让大多数星系际中性云团电离，因此必然有其他一批星系存在，一同完成了再电离的过程。
同时，针对UDFy-38135539的分光工作还充分论证了当代光谱仪的能力，说明人们完全可以凭借现有技术一窥最古老的宇宙。这为高红移天体的研究带来了希望。不过同样有研究者因为得出的星系规模较小而认为这次观测不甚可靠，并认为UDFy-38135539的红移并没有那样高——不论如何，精确测量远方暗淡天体的光谱并非易事，之前也确实有误认高红移天体的事件发生。看UDFy-38135539的分光结果，也确实存在很大程度上的不确定，因为整条光谱非常杂乱，究竟是通过什么手段认为某条谱线就是Lyman α发射线而不是其他，除了排除氧线之外本人还真没搞清楚，难道是通过测光结果反推的？啃小组论文的Supplemental Material中……
由于经过红移的星系辐射相当一部分都落在了波长较长的红外波段，对高红移星系的研究需要借助工作波长更长的红外望远镜才能更好地进行。而在地球上因为大气的吸收，这样的望远镜很难有效工作，所以有不少人将希望寄托在计划2014年发射的詹姆斯·韦布空间望远镜身上，希望它可以带来研究这类星系的黄金时代。
哈勃超深场（左，图片提供：NASA/ESA）与模拟的詹姆斯·韦布超深场（右，图片提供：STScI）比较。
