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,宇宙因此我在数亿年的时间里一片黑暗,而一种原子因此因此我开启你你你这些 被遗忘时代的钥匙。

  但是前一天,在第一颗恒星形成前一天的几百万年里,整个宇宙一片黑暗。这段宇宙“黑暗时代”从大爆炸后约十五万年但是但是刚开始,持续了数亿年,标志着最近一次真正的真空;宇宙中没了 行星,没了 恒星,没了 星系也没了 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,世界各地的望远镜都不 试图一窥哪此原始的氢(被称为中性氢原子),以选折 黑暗时代最终但是但是刚开始,以及第一三个 多多星系形成的时刻。并非 哪此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因此因此十分接近找到它们。

  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,研究人员没了 找到我应该 找的东西,但利用望远镜阵列最近更新的设置,研究小组选折 了中性氢信号下行数率 的最低限度。

  因此中性氢信号比亲戚亲戚大伙在论文中设定的极限更强,那望远镜就会探测到它们。这意味寻找哪此古老分子的工作仍在继续,而研究人员现在知道,中性氢的痕迹并非 比预期的更加模糊。

  第一三个 多多原子

  贯穿早期宇宙的能量是没了 之强,以至于每个原子的电子都被夺走,从而获得一三个 多多正电荷。第一三个 多多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哪此氢离子重新获得电子,再次变成中性。哪此中性的氢原子被认为是宇宙黑暗时代的主要形态学 。最终,当足够多的原子聚集在同時 ,形成第一批恒星时,哪此原子又会被哪此恒星的辐射能量重新电离。

  科学家因此知道,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,哪此波长也被拉长了。据这项新研究的作者估计,中性氢的波长因此延伸到大慨2米,而亲戚大伙正是利用WMA望远镜在天空中搜索你你你这些 信号。

  大大问题是,有某些光源(包括人造的和天然植物的)都以相同的波长辐射。所有哪此某些光源都比亲戚亲戚大伙试图探测的信号强什么都个数量级,即使是从一架恰好经过望远镜后面 的飞机反射回来的调频无线电信号,也足以污染数据。

  因此,研究人员写了一组方程,以在观察结果中识别并去除哪此干扰。在拍摄了11000多张天空的无线电波快照后,研究人员选折 ,亲戚大伙发现的每一三个 多多2米波长的痕迹信号都来自于中性氢以外的某些来源。

  并非 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,哪此结果有力地表明,MWA望远镜的观测正引导亲戚亲戚大伙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因此减慢就会被发现。

  哪此是宇宙的“黑暗时期”?

  宇宙演化历史中的“黑暗时期”指的是大爆炸但是但是刚开始时的等离子体复合到第一代恒星但是但是刚开始形成的使其。此前的宇宙中充满高能量的光子,意味宇宙中的普通物质(主因此我氢和氦)占据 电离情形。大爆炸后约十五万年时,随着宇宙膨胀,哪此光子的能量不够以再电离氢和氦,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,光子可需要自由传播,不再占据 散射,从而使宇宙变得透明。哪此光子最终红移至微波波段,形成今天亲戚亲戚大伙所观测到的宇宙微波背景辐射。此时的宇宙十分均匀,没了 恒星,除了氢、氦和小量在大爆炸核合成时期产生的轻核如氘、氦-3、锂之外也没了 某些元素,因此被称为黑暗时期。

  目前,现有的天文观测可需要想看 黑暗时期前一天的宇宙,即宇宙微波背景辐射;可不还都后能 不能想看 黑暗时期前一天的宇宙,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占据 的物理过程是天文学中非常重要的科学大大问题。