对宇宙中最早的恒星的第一次观测表明它们在大爆炸后形成了大约1.8亿年。用于进行这种观察的无线电信号虽然是间接的,但它支持了一些关于早期宇宙演化的理论模型。
起初,宇宙主要由气体 - 主要是氢气 - 和一种称为暗物质的沉重,神秘的物质构成。随着时间的推移,氢气袋坍塌形成了第一颗恒星,并且有光。但没有人知道这些宇宙灯究竟何时开启,直到一队天文学家发现了一个微弱的无线电信号,这个信号传播了136亿年才能到达地球。
今天在“ 自然 ”杂志上描述的无线电信号告诉我们,在大爆炸之后,早期恒星已经形成了1.8亿年。那是因为来自这些恒星的紫外线照射了它们周围的氢气,导致地球上探测到的无线电波频谱出现明显的下降。这个信号让科学家间接地观察宇宙还处于起步阶段的神秘时期。
科学家们不确定星星何时开始发光的原因是因为传统的望远镜无法及时看到它们。虽然理论家预测紫外线照射的氢气可能产生明显的无线电信号,但没有人能够检测到它。
这是什么使这项新的研究“开创性的,说:” 林肯格林希尔,史密森天体物理天文台的射电天文学家是谁写的社论有关研究,但并没有参与这项研究。“它填补了我称之为宇宙学记录的空白。”他仍然提醒说,因为这是一个潜在的巨大发现,所以使用不同的设备和分析复制它将更为重要。“我们真的必须努力工作以确保它是正确的,”他说。
由于目前为止很难看到,一支天文学家团队转向无线电波来收听早期的宇宙,使用澳大利亚沙漠深处的天线。这个想法是通过早期宇宙漂浮的氢气吸收了第一代恒星的紫外线。这改变了氢气,使其吸收了大爆炸遗留下来的背景辐射 - 这一转变导致了136亿年后到达地球的无线电波频谱的明显下降。
然而,无线电信号很小,我们的星球很吵 - 我们整个星系都是。因此,为了将信号与所有背景噪声分开,一组天文学家在天空中训练他们的天线数百小时,以了解来自附近的信号以及来自遥远的信号。
两年前,该团队收到了他们期望找到的信号。“从那以后,我们进行了各种各样的测试来说服自己,” 科罗拉多大学博尔德分校的实验宇宙学家,该研究的作者劳尔·蒙萨尔说。基于理论模型,无线电信号的定时是有意义的。“这是创造触发器的第一批恒星,使我们能够看到报告的这种奇怪的光谱特征,”Greenhill对此表示赞同。
但结果却出乎意料:信号的大小虽小,却比预期的要强。一种可能的解释是氢气可能比预测的模型更冷。这一发现产生了今天在“ 自然”杂志上发表的第二篇论文,其中特拉维夫大学的天体物理学家Rennan Barkana提出,在宇宙开始时氢气与暗物质相互作用可以解释意外的温度。这意味着这种新的无线电信号可以帮助科学家们探索早期宇宙中暗物质的新特性,并为科学家提供一个新的线索来搜索它。“所以这是一个非常重要的发现 - 如果经过验证,”格林希尔说,“也许是革命性的。”
但首先,需要确认测量。格林希尔说:“我希望自己不会因为这场下雨而感到沮丧。” 但他希望看到另一组调查人员使用他们自己的工具来复制这一发现。“如果他们都看到同样的事情,那么,'瞧!'”他说。Monsalve同意。“现在,当然感觉很刺激 - 但感觉就像一个过程的开始,”他说。“我们渴望听到其他实验。”