天文學家找到「宇宙黎明」的痕迹，大爆炸後1.8億年，恆星開始閃耀

當宇宙中閃爍起第一道星光時，科學家們也許就已經明白，那就是「原始日出」的線索。

3月1日，《自然》雜誌上發表一篇報道，研究人員指出，在宇宙誕生後大約1億8千萬年後，浩瀚的太空中才開始出現星辰。天文學家通過無線電天線發現了星體周圍的氫氣，那正是「宇宙黎明」留下的痕迹。

「這一結果令人無比激動。這是人類第一次窺探到宇宙的歷史。」南非德班誇祖魯-納塔爾大學的觀測宇宙學家H. Cynthia Chiang這樣形容。

在138億年前大爆炸發生。數億年後，看到最古老的星系發出了他們的星光，研究人員直接通過望遠鏡觀測到了這些光芒。這項新觀測藉助了十多年的製造技術，它探測的是充斥在早期宇宙中的氫氣。這種方法對未來的宇宙學也頗具價值：更高水平的測量可能最終會揭示早期宇宙的細節情況，那可以說是最難以觀察的時代。

不過專家表示，由於觀測結果和理論預期並不完全一致，結果還需要進一步確認。在某些頻率上，無線電波強度的下降達到理論計算的兩倍以上。

出乎意料的較強觀察信號表明，氫氣要比預測的更冷。如果得到證實，那麼這可能意味著在宇宙早期發生的一種新現象。特拉維夫大學理論天文物理學家瑞南·巴卡納在《自然》刊登的文章中指出，有一種可能性是氫和暗物質粒子之間的某種相互作用使氫氣冷卻。

如果這種解釋是正確的，「那這項工作很有可能值得獲兩次諾貝爾獎，」哈佛大學理論天體物理學家阿維·勒布表示。一個獎項頒發給檢測「宇宙黎明」的痕迹，另一個則頒給對暗物質的新發現。當然，他對結果也尚保留意見：「令我稍感不安的是，他們看到的信號似乎不像我們預期的那樣。」

新澤西州普林斯頓高級研究院的理論宇宙學家馬蒂亞斯說，為了增加科學家的信心，這項結果必須通過其他實驗和附加測試來驗證。目前，其他檢驗工作已經在進行中。

研究人員們從光線對氫氣的影響中找出了第一批恆星的證據，論文作者鮑曼介紹： 「我們沒有直接看到星光本身，而是間接地看到了星光會對宇宙環境產生的影響。」

在宇宙的歷史早期，密集的氫氣團發生破裂。當第一批恆星開始閃爍時，它們發出紫外線，與周圍的氫氣相互作用。星光改變了不同能級的氫原子比例。這種變化導致氣體從宇宙微波背景吸收了特定波長（約21厘米）的光，這一過程被稱作中性氫21厘米譜線。在結果中，該波長的光強度出現了明顯下降。

隨著時間的推移，這種光的波長被宇宙的膨脹拉伸至幾米，然後在地球上被檢測為無線電波。通過觀察光線中的伸展量，研究人員可以確定大爆炸後光線被吸收了多長時間，從而揭示第一顆恆星是從何時點亮夜空的。

研究人員希望能夠利用類似技術以及更先進的儀器，進一步確定恆星形成時在宇宙中的位置，並揭示遠古宇宙歷史中的各個時期。這確實開啟了一個全新的研究領域。

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