数千万年来,我们新生的宇宙一直笼罩在氢气之中。这片浩瀚的迷雾,一点一点的被撕裂。最初的星星之光黎明的曙光定义了新兴宇宙的形状。
为这一巨大转变制定一个时间表将有助于我们了解宇宙的演化,但到目前为止,我们最好的尝试都是基于低质量数据的模糊估计。
由德国马克斯·普朗克天文学研究所领导的一个国际天文学家小组利用来自数十个遥远天体(称为类星体)的光来消除不确定性,确定最后一缕氢“雾”的燃烧时间比我们最初想象的要晚得多。十亿年后。
最初的 38 万年是亚原子粒子从膨胀时空的冷却真空中凝结而成的静态嘶嘶声。
一旦温度下降,氢原子就会形成——由孤立的质子与单个电子组成的简单结构。
很快,整个宇宙就充满了不带电的原子,它们在无限的黑暗中来回摆动。
在量子定律不可预测的推动下,成群的中性氢原子聚集在一起,引力占据了主导地位,将越来越多的气体拉入球中,可能会爆发。
第一次日出——宇宙黎明的破晓——使周围的氢雾沐浴在辐射中,从质子中驱动出电子,并将原子转回原来的离子。
从那些早期恒星的第一道光到最后剩余的原始氢的再电离,这个黎明到底花了多长时间,一直不清楚。
50 多年前进行的研究利用了来自剧烈活跃的星系核心(称为类星体)的光被漂浮在附近星系间介质中的中介气体吸收的方式。找到一系列延伸到远处的类星体,你可以有效地看到中性氢气被电离的时间线。
了解理论是一回事。实际上,很难从少数类星体中解释出精确的时间线。它们的光不仅会因宇宙的膨胀而扭曲,而且还会穿过宇宙黎明后形成的中性氢袋。
为了更好地了解天空中电离氢的这种断断续续的现象,研究人员对样本进行了放大,通过分析总共 67 个类星体的光,将之前的高质量光谱数据数量增加了两倍。
目标是更好地了解这些较新的氢原子团的影响,使研究人员能够更好地识别更远距离的电离爆发。
根据他们自己的数据,在大爆炸后大约 11 亿年,最后的原始氢渣落入了第一代星光的光线中。
“直到几年前,普遍的观点是再电离作用提前了近 2 亿年,”说德国马克斯·普朗克天文研究所的天文学家弗雷德里克·戴维斯。
“在这里,我们现在拥有迄今为止最有力的证据,表明这一过程结束的时间要晚得多,是在当代观测设施更容易观测到的宇宙时代。”
未来的技术能够直接检测氢再电离发出的谱线,不仅能够进一步澄清这个时代何时结束,而且还可以提供有关它如何展开的关键细节。
“这个新数据集提供了一个重要的基准,未来几年将根据该基准测试宇宙第一个十亿年的数值模拟,”说戴维斯.
这项研究发表在英国皇家天文学会每月通知。