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天文學家從宇宙最早的恒星中探測到信號
 

天文學家從宇宙最早的恒星中探測到信號

  • 科學
  • 2019-08-20 11:52:27

利用實驗檢測全球EoR簽名(EDGES),一個位于澳大利亞西部無線電靜默區的CSIRO Murchison射電天文臺的小型地面射電望遠鏡,天文學家已經發現了早期宇宙中出現的恒星信號。這一發現發表在2018年3月1日的“ 自然 ”雜志上。

在大爆炸之后,宇宙冷卻并且變暗了數百萬年。在黑暗中,重力將物質拉到一起,直到恒星形成并迸發出生命,帶來“宇宙的黎明”。

新探測到的無線電信號標志著天文學家在那一刻所見到的最近。

天文學家說:“我們發現的信號非常微弱,來自宇宙歷史上的136億年。”

“發現這個微不足道的信號為早期的宇宙打開了一扇新窗口,”主要作者,亞利桑那州立大學的天文學家賈德鮑曼博士說。

“望遠鏡看不到足以直接成像這些古老的恒星,但我們已經看到它們在從太空進入的無線電波中開啟。”

早期宇宙的模型預測最早的恒星是巨大的,藍色的和短暫的。

然而,由于望遠鏡無法看到它們,天文學家一直在尋找間接證據,例如宇宙中滲透的背景電磁輻射的變化,稱為宇宙微波背景(CMB)。

例如,在CMB無線電信號中,強度略有下降,但地球擁擠的無線電波環境阻礙了天文學家的搜索。這種下降發生在65到95 MHz之間的波長處,與FM收音機撥號盤上一些最廣泛使用的頻率重疊,以及從我們的銀河系中自然發出的蓬勃發展的無線電波。

“進行這種檢測存在巨大的技術挑戰,”美國國家科學基金會項目主任Peter Kurczynski博士說。

“噪音源可能比信號亮10,000倍 - 就像是在颶風中間,試圖聽到蜂鳥翅膀的襟翼。”

盡管有這些障礙,天文學家仍然有信心找到這樣的信號是可能的,這要歸功于先前的研究表明,第一顆恒星釋放了大量的紫外線。那光與自由浮動的氫原子相互作用,開始吸收周圍的CMB光子。

“這是恒星開始形成的第一個真實信號,開始影響它們周圍的介質,”共同作者,麻省理工學院Haystack天文臺的科學家Alan Rogers博士解釋道。

“在這一時期發生的事情是,來自最初恒星的一些輻射開始讓氫被看到。它導致氫氣開始吸收背景輻射,所以你開始在特定的無線電頻率下看到輪廓。“

檢測到的信號中的某些特征也表明,氫氣和整個宇宙的溫度必須是科學家之前估計的兩倍,溫度約為3開爾文(零下454華氏度,或零下270攝氏度)。

該團隊不確定為什么早期的宇宙變得如此寒冷,但一些科學家已經暗示與暗物質的相互作用可能起到了一定的作用。

“這些結果需要對我們目前對宇宙早期演化的理解進行一些改變,”Haystack天文臺主任Colin Lonsdale博士說。

“它會影響宇宙學模型,并要求理論家重新考慮他們的想法,以弄清楚會發生什么。”

 

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