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從『宇宙黎明』探測到的信號

科學家們說,他們已經觀測到從最初的恆星開始在天空中發出的一個標誌,以便在宇宙中發光。

他們在澳大利亞內陸的一個小型射電望遠鏡的幫助下完成了這項工作,該項目旨在探測有史以來最早的氫氣證據。

這種氫氣處於一種只有被恆星的強烈光線照射才能解釋的狀態。

圖片版權CSIRO澳大利亞圖片說明Murchison的無線電頻譜儀比乒乓球台小一點

該團隊將這次互動的時間放在大爆炸後的1.8億年前。

鑒於宇宙大約有138億年的歷史,這意味著第一批恆星已經照亮了整整90億年,甚至連我們自己的太陽也閃爍其中。

美國亞利桑那州立大學的Judd Bowman博士是該學術論文的主要作者,他在「自然」期刊上描述了這一觀察。

他告訴英國廣播公司新聞,這一發現意義重大,意味著他的團隊必須絕對確信沒有犯下任何錯誤。

「我們首先開始在2015年末看到我們數據中的跡象。我們真的花了幾年時間試圖想出各種可能的替代解釋,然後逐一排除它們,」他說。

「這是任何團隊第一次能夠提供證據來檢測這種信號,並希望它會作為這種類型的天體物理觀測的里程碑。」

圖像版權NSF圖片標題藝術品:第一批明星可能是炙手可熱的藍色巨人,他們的生活絢麗而短暫

幾十年來,科學家們為第一批恆星尋找證據。

理論認為,它們將會在宇宙大爆炸之後由冷氫氣發展而來。他們很可能是笨拙的巨人,他們在生活中爆炸並用宇宙中的所有化學元素使宇宙生活成為可能,然後才開始璀璨而短暫的生命。

我們無法直接用現有技術看到這些古代巨獸,但我們可以說,天文學家捕捉到他們活動的間接證據。

他們的紫外線應該改變了它周圍的大量氫氣,將氣體激發成一種能夠以1.4千兆赫茲的特定射頻吸收背景輻射的狀態。

澳大利亞西部Murchison天文台的台式望遠鏡面臨的挑戰是試圖在天空發出的無線電雜訊海中挑出這個信號。

這個問題的部分原因是要知道在頻譜上究竟是從哪裡進行搜索的,因為宇宙的擴展將會把信號延伸到更低的頻率。

但是該團隊最終在78兆赫茲的地區發現了它。並且知道我們對宇宙膨脹速度的看法,頻率的變化為宇宙大爆炸後1.8億年的星光 - 氫相互作用奠定了基礎。

"新窗戶"

重要的興趣是遠高於預期的信號強度。

評論員認為,這表明氫氣比以前預想的要冷得多。

對此的一個令人興奮的解釋是,早期宇宙中的氫原子與所謂的「暗物質」有直接的相互作用。

這種看不見的「東西」被假定為存在,因為它的重力影響被認為會影響星系的旋轉。但其實質是未知的,因為尚未觀察到其他類型的相互作用。

默奇森的觀察可能是這種相互作用是可能的第一暗示,因此新聞很可能激發人們對首次檢測到暗物質粒子的努力。

Paolo de Bernardis是羅馬大學La Sapienza天體物理學教授,與研究無關。他說這個信號非常有趣。

「如果得到證實,這是一個突破,」他告訴BBC新聞。為什麼信號如此強烈,我們將不得不放縱我們的幻想,直到後續實驗可以進一步探測它,他補充說。「但我覺得這個測量真的很令人興奮。」

因發現宇宙膨脹加速而獲諾貝爾獎的布萊恩施密特教授將這一發現描述為潛在的「革命」。澳大利亞斯威本科技大學的卡爾格萊斯布魯克教授表示,全世界的天文學家現在都會屏住呼吸,直到結果得到獨立實驗的證實。

「如果是這樣,那麼這將打開通向早期宇宙新窗口的大門,並可能對暗物質的性質有一個新的認識,」他解釋道。


宇宙的歷史

圖片版權ESO

觀察表明,大爆炸發生在大約138億年前

之後,條件冷卻並形成中性氫原子

第一顆恆星之前的時期通常被稱為「黑暗時代」

當第一批明星點燃時,他們開始改變他們的環境

這些巨頭還在大爆炸中形成了第一批重元素

「第一光」或「宇宙文藝復興」是歷史上的一個關鍵時期

文藝復興時期可能會在大爆炸後大約560萬年前達到峰值


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