宇宙中的第一颗恒星与类星体

从宇宙初始 nearly smooth 的状态过渡到今天的 clumpy 状态，发生在第一批恒星和低亮度类星体形成的时代。对于冷暗物质宇宙模型，第一批引力物质所产生的辐射预计将在 z=10-20 处对宇宙进行致 ionization，从而抑制在小于 10 度的角尺度上的微波各向异性振幅降低约 10%。未来的微波各向异性卫星将能够探测到此特征。通过早期恒星群的生产与金属混合，为在 z<5 时代的星际介质中发现的约 1% 太阳金属量提供了自然解释。下一代太空望远镜 (NGST) 将能够直接成像这些恒星的“首次光”。凭借其 nJy 灵敏度，NGST 预计将在 z>10 时每平方弧分钟检测到超过 10^3 个星系。然而，最亮的源可能是早期类星体。在 z=10 时，一个 10^6 太阳质量的黑洞以 Eddington 亮度发射的红外通量为 10 nJy（位于 1 微米处），容易被 NGST 检测到。具有 10% 辐射效率的黑洞质量翻倍所需的时间超过 z=10 时哈伯时间的十分之一，因此在该红移下拥有中心黑洞的系统中，相当大比例会以活跃状态出现。所有源的红移可从其光谱中的 Lyman-limit break 确定，该特征与 NGST 波段（1-3.5 微米）重合，适用于 10<z<35。对第一代星系或类星体的吸收光谱将揭示宇宙的再离子化历史。星际介质可能在 z>10 时因由第一代超新星产生的尘埃对红外源产生显著的透射性。