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天文学家从宇宙最早的恒星中探测到信号
 

天文学家从宇宙最早的恒星中探测到信号

  • 科学
  • 2019-08-20 11:52:27

利用实验检测全球EoR签名(EDGES),一个位于澳大利亚西部无线电静默区的CSIRO Murchison射电天文台的小型地面射电望远镜,天文学家已经发现了早期宇宙中出现的恒星信号。这一发现发表在2018年3月1日的“ 自然 ”杂志上。

在大爆炸之后,宇宙冷却并且变暗了数百万年。在黑暗中,重力将物质拉到一起,直到恒星形成并迸发出生命,带来“宇宙的黎明”。

新探测到的无线电信号标志着天文学家在那一刻所见到的最近。

天文学家说:“我们发现的信号非常微弱,来自宇宙历史上的136亿年。”

“发现这个微不足道的信号为早期的宇宙打开了一扇新窗口,”主要作者,亚利桑那州立大学的天文学家贾德鲍曼博士说。

“望远镜看不到足以直接成像这些古老的恒星,但我们已经看到它们在从太空进入的无线电波中开启。”

早期宇宙的模型预测最早的恒星是巨大的,蓝色的和短暂的。

然而,由于望远镜无法看到它们,天文学家一直在寻找间接证据,例如宇宙中渗透的背景电磁辐射的变化,称为宇宙微波背景(CMB)。

例如,在CMB无线电信号中,强度略有下降,但地球拥挤的无线电波环境阻碍了天文学家的搜索。这种下降发生在65到95 MHz之间的波长处,与FM收音机拨号盘上一些最广泛使用的频率重叠,以及从我们的银河系中自然发出的蓬勃发展的无线电波。

“进行这种检测存在巨大的技术挑战,”美国国家科学基金会项目主任Peter Kurczynski博士说。

“噪音源可能比信号亮10,000倍 - 就像是在飓风中间,试图听到蜂鸟翅膀的襟翼。”

尽管有这些障碍,天文学家仍然有信心找到这样的信号是可能的,这要归功于先前的研究表明,第一颗恒星释放了大量的紫外线。那光与自由浮动的氢原子相互作用,开始吸收周围的CMB光子。

“这是恒星开始形成的第一个真实信号,开始影响它们周围的介质,”共同作者,麻省理工学院Haystack天文台的科学家Alan Rogers博士解释道。

“在这一时期发生的事情是,来自最初恒星的一些辐射开始让氢被看到。它导致氢气开始吸收背景辐射,所以你开始在特定的无线电频率下看到轮廓。“

检测到的信号中的某些特征也表明,氢气和整个宇宙的温度必须是科学家之前估计的两倍,温度约为3开尔文(零下454华氏度,或零下270摄氏度)。

该团队不确定为什么早期的宇宙变得如此寒冷,但一些科学家已经暗示与暗物质的相互作用可能起到了一定的作用。

“这些结果需要对我们目前对宇宙早期演化的理解进行一些改变,”Haystack天文台主任Colin Lonsdale博士说。

“它会影响宇宙学模型,并要求理论家重新考虑他们的想法,以弄清楚会发生什么。”

 

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