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,宇宙没办法 在数亿年的时间里一片黑暗,而某种原子意味着也不开启這個被遗忘时代的钥匙。

  过后以前,在第一颗恒星形成以前的几百万年里,整个宇宙一片黑暗。这段宇宙“黑暗时代”从大爆炸后约15万年结速,持续了数亿年,标志着最近一次真正的真空;宇宙中没办法 行星,没办法 恒星,没办法 星系也没办法 生命,还都上能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是试图一窥這個原始的氢(被称为中性氢原子),以挑选黑暗时代最终结速,以及第有有另另另一个星系形成的时刻。真是 這個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意味着意味着十分接近找到它们。

  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,研究人员没办法 找到你会找的东西,但利用望远镜阵列最近更新的设置,研究小组挑选了中性氢信号速率的最低限度。

  意味着中性氢信号比大伙儿 在论文中设定的极限更强,那望远镜就会探测到它们。这意味着寻找這個古老分子的工作仍在继续,而研究人员现在知道,中性氢的痕迹真是 比预期的更加模糊。

  第有有另另另一个原子

  贯穿早期宇宙的能量是没办法 之强,以至于每个原子的电子都被夺走,从而获得有有另另另一个正电荷。第有有另另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這個氢离子重新获得电子,再次变成中性。這個中性的氢原子被认为是宇宙黑暗时代的主要形态。最终,当足够多的原子聚集在共同,形成第一批恒星时,這個原子又会被這個恒星的辐射能量重新电离。

  科学家意味着知道,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,這個波长也被拉长了。据这项新研究的作者估计,中性氢的波长意味着延伸到大约 2米,而大伙儿 正是利用WMA望远镜在天空中搜索這個信号。

  现象是,有某些光源(包括人造的和天然的)都以相同的波长辐射。所有這個某些光源都比大伙儿 试图探测的信号强没办法 多 个数量级,即使是从一架恰好经过望远镜里边的飞机反射回来的调频无线电信号,也足以污染数据。

  也不,研究人员写了一组方程,以在观察结果中识别并去除這個干扰。在拍摄了1500多张天空的无线电波快照后,研究人员挑选,大伙儿 发现的每有有另另另一个2米波长的痕迹信号都来自于中性氢以外的某些来源。

  真是 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,這個结果有力地表明,MWA望远镜的观测正引导大伙儿 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意味着快一点 就会被发现。

  這個是宇宙的“黑暗时期”?

  宇宙演化历史中的“黑暗时期”指的是大爆炸结速时的等离子体复合到第一代恒星结速形成的使其。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(主也不氢和氦)地处电离请况。大爆炸后约15万年时,随着宇宙膨胀,這個光子的能量不足英文以再电离氢和氦,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,光子都时要自由传播,不再地处散射,从而使宇宙变得透明。這個光子最终红移至微波波段,形成今天大伙儿 所观测到的宇宙微波背景辐射。此时的宇宙十分均匀,没办法 恒星,除了氢、氦和少量在大爆炸核合成时期产生的轻核如氘、氦-3、锂之外也没办法 某些元素,也不被称为黑暗时期。

  目前,现有的天文观测都时要看了黑暗时期以前的宇宙,即宇宙微波背景辐射;也还都上能看了黑暗时期以前的宇宙,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地处的物理过程是天文学中非常重要的科学现象。