奇特原子终结宇宙“黑暗时代”:第一个星系形成时刻

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  北京时间12月12日消息,据国外媒体报道,宇宙从前在数亿年的时间里一片黑暗,而一种原子将会可是我开启什儿 被遗忘时代的钥匙。

  如果 如果 ,在第一颗恒星形成如果 的几百万年里,整个宇宙一片黑暗。这段宇宙“黑暗时代”从大爆炸后约6万年开始,持续了数亿年,标志着最近一次真正的真空;宇宙中没法行星,没法恒星,没法星系也没法生命,只有一团由大爆炸形成的氢原子组成的雾,在无尽的黑暗中飘荡。

  今天,世界各地的望远镜全部回会试图一窥什儿 原始的氢(被称为中性氢原子),以确定黑暗时代最终开始,以及第一有另一个星系形成的时刻。我我觉得什儿 古老的原子非常难以捉摸,但在澳大利亚内陆进行观测的一组研究人员将会将会十分接近找到它们。

  根据发表在预印本数据库arXiv上的一项新研究,天文学家使用默奇森广域阵列(Murchison Widefield Array,简称MWA)射电望远镜深入观察宇宙的过去,搜寻中性氢的标志性波长。遗憾的是,研究人员没法找到我你会找的东西,但利用望远镜阵列最近更新的设置,研究小组确定了中性氢信号数率单位的最低限度。

  将会中性氢信号比我们都 我们都 在论文中设定的极限更强,那望远镜就会探测到它们。这意味着 寻找什儿 古老分子的工作仍在继续,而研究人员现在知道,中性氢的痕迹我我我觉得比预期的更加模糊。

  第一有另一个原子

  贯穿早期宇宙的能量是没法之强,以至于每个原子的电子都被夺走,从而获得一有另一个正电荷。第一有另一个原子是带正电荷的氢离子。在数十万年的时间里,宇宙冷却并膨胀到足以让什儿 氢离子重新获得电子,再次变成中性。什儿 中性的氢原子被认为是宇宙黑暗时代的主要特征。最终,当足够多的原子聚集在同去,形成第一批恒星时,什儿 原子又会被什儿 恒星的辐射能量重新电离。

  科学家将会知道,中性氢发出的辐射波长为21厘米。然而,随着宇宙在过去的120亿年里不断膨胀,什儿 波长也被拉长了。据这项新研究的作者估计,中性氢的波长将会延伸到合适2米,而我们都 我们都 正是利用WMA望远镜在天空中搜索什儿 信号。

  问题是,有什儿 光源(包括人造的和天然冰的)都以相同的波长辐射。所有什儿 什儿 光源都比我们都 我们都 试图探测的信号强没法来太少没法来太少个数量级,即使是从一架恰好经过望远镜上面的飞机反射回来的调频无线电信号,也足以污染数据。

  而且,研究人员写了一组方程,以在观察结果中识别并去除什儿 干扰。在拍摄了1400多张天空的无线电波快照后,研究人员确定,我们都 我们都 发现的每一有另一个2米波长的痕迹信号都来自于中性氢以外的什儿 来源。

  我我觉得最重要的中性氢原子信号仍未被发现,但这项新研究成功缩小了未来寻找中性氢的范围。研究人员称,什儿 结果有力地表明,MWA望远镜的观测正引导我们都 我们都 沿着正确的道路寻找中性氢。随着进一步的研究,宇宙黑暗时代的最后遗迹将会越快就会被发现。

  什儿 是宇宙的“黑暗时期”?

  宇宙演化历史中的“黑暗时期”指的是大爆炸开始时的等离子体复合到第一代恒星开始形成的使其。此前的宇宙中充满高能量的光子,意味着 宇宙中的普通物质(主可是我氢和氦)所处电离情况表。大爆炸后约6万年时,随着宇宙膨胀,什儿 光子的能量过低以再电离氢和氦,于是自由电子与氢、氦原子构成中性原子。随着自由电子消失,光子还还还可以自由传播,不再所处散射,从而使宇宙变得透明。什儿 光子最终红移至微波波段,形成今天我们都 我们都 所观测到的宇宙微波背景辐射。此时的宇宙十分均匀,没法恒星,除了氢、氦和大量在大爆炸核合成时期产生的轻核如氘、氦-3、锂之外也没法什儿 元素,而且被称为黑暗时期。

  目前,现有的天文观测还还还可以看完黑暗时期如果 的宇宙,即宇宙微波背景辐射;也并能看完黑暗时期如果 的宇宙,包括恒星、星系、类星体等,但仍然无法观测到黑暗时期的宇宙。了解并观测这段时期所处的物理过程是天文学中非常重要的科学问题。