这也许是明亮而戏剧性的,但在它发生之后,宇宙立即变得长时间极度黑暗。
事实上,科学家认为,第一批恒星花了长达 2 亿年的时间才从一团晦涩的物质汤中诞生。
由于当前的望远镜不够灵敏,无法直接观察这些恒星发出的光,因此天文学家一直在寻找它们存在的间接证据。
现在,一组科学家成功地用桌面大小的无线电天线从这些恒星中接收到了微弱的信号,称为边缘。
这项令人印象深刻的测量为了解早期宇宙打开了一扇新窗口,表明这些恒星是在大爆炸后约 1.8 亿年出现的。
调查结果,出版于自然,还表明科学家可能不得不重新思考““ - 一种神秘的看不见的物质 -由..制作。
模型显示,第一批照亮宇宙的恒星是蓝色的,寿命很短,会产生大量的紫外线。
长期以来,这个宇宙黎明最早可观测到的信号一直被认为是“吸收信号”——特定波长的亮度下降——是由这种光穿过氢气云并影响氢气云的物理特性引起的,氢气云是最重要的。宇宙中丰富的元素。
(澳大利亚联邦科学与工业研究组织)
我们知道这个下降应该出现在无线电波部分电磁频谱,波长为 21 厘米(8.2 英寸)。
具有挑战性的测量
这都是理论预测到的。
但在实践中,寻找信号极其困难。
这是因为它与该频谱区域中的许多其他信号重叠,这些信号要强得多,例如 FM 收音机表盘上的常见频率和来自我们银河系其他事件的无线电波。
该团队最终成功的部分原因在于实验的灵敏接收器和小型天线,它可以让您更轻松地覆盖大片天空。
为了确保他们发现的任何亮度下降都来自早期宇宙中的星光,研究小组观察了一种称为“多普勒频移- 当警笛高速驶过时,您会体验到这种情况,即音调降低。
同样,由于宇宙的膨胀,所有星系都在远离我们,光会转移到更红的波长。 天文学家称这种效应为“”。
(NRFuller/国家科学基金会)
红移告诉科学家某种气体云距离地球有多远,以及它发出的光可以追溯到宇宙时间多远。
在这种情况下,21 厘米波长处预期亮度下降的任何变化都可以指示气体如何移动以及距离有多远。
该团队测量了宇宙中一系列时期的下降——最显着的是宇宙本身只有 1.8 亿年的年龄,而今天的宇宙年龄已达 139 亿年。 这是最初的星星发出的光。
暗物质扭曲
故事并没有结束。 研究小组惊讶地发现信号的幅度是预测的两倍多。 这表明氢气比预期的背景辐射冷得多。
这些发现,发表在另一篇论文中自然,给理论物理学家的工作带来了麻烦。
这是因为物理学表明,在此时的宇宙中,加热气体很容易,但冷却气体却很困难。
作者认为,为了产生解释信号所需的额外冷却,气体必须与更冷的东西相互作用。 在早期宇宙中,唯一已知比这种宇宙气体更冷的物质是暗物质。
事实上,理论家现在必须决定是否应该延长宇宙学和粒子物理学来解释这种效应。
我们知道暗物质比普通物质常见五倍,但我们还不知道它是由什么组成的。
构成暗物质的粒子的几种选择已被提议,最喜欢的候选者是弱相互作用大质量粒子(WIMP)。
然而,新的研究表明,暗物质粒子不会比质子(质子与中子一起构成原子核)重多少。 这远低于 WIMP 的预测质量。
分析还表明,暗物质的温度比预期的要低,并开启了使用“21厘米宇宙学”作为宇宙中暗物质新探测器的令人兴奋的可能性。
通过更灵敏的接收器和更少的地面无线电干扰带来的复杂性的进一步发现 - 这可以通过放置一个干涉仪在黑暗的一面- 可以揭示有关暗物质本质的更多细节,甚至可能探测它的移动速度。
对于射电天文学家来说,这是一个恰当的时机,他们正在澳大利亚和南非开发下一代巨型射电望远镜或干涉仪网络,称为“平方公里阵列以及其他致力于研究的尖端实验宇宙黎明。
对于一名科学家来说,这是一个激动人心的时刻。