天文学家说,他们第一次发现了最早恒星的证据。

文章作者:管理一号 | 2019-07-27
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大爆炸后不久,国际便是一个严寒乌黑的当地,充斥着看不见的气体,主要是氢和氦。数百万多年来,引力把一些原始气体吸进了“口袋”。这些口袋终究变得十分致密,它们被自己的分量压垮并点着,用紫外线照耀乌黑。这是国际中的榜首批恒星,就像爆米花仁在空锅的热油中翻开相同闪现出来。

全部都是从这个国际的拂晓活动出来的。榜首批恒星照亮了国际,他们塌缩成了成黑洞,把星系集合在一起,产生了形成行星、卫星和进化成为人类的全部元素。

我们国际前史上的这个时代长期以来一直吸引着科学家。他们希望有一天,运用通过正确校准的技术,他们可以检测到从那一刻初步的弱小信号。现在,他们认为他们做到了。

地理学家说,他们榜首次发现了最早恒星的证据。在西澳大利亚的沙漠中,研讨人员运用一台台式无线电仪器,勘探到了来自冷氢的射电发射,这些冷氢与前期国际中的新恒星发生了相互作用。

来自亚利桑那州立大学、麻省理工学院和科罗拉多大学博尔德分校的地理学家,花了十多年的时间来寻觅这种信号,并校准这项技术。

“这是一个巨大的里程碑。”担任这项作业的亚利桑那州立大学地理学家贾德·鲍曼说,“假设你真的把我们的国际来源看作是人类,国际中发生的全部工作都会发生在我们身上吗?阶梯上的榜首级便是这些榜首批恒星。”

这一信号的性质表明晰对榜首颗恒星呈现时间的一种新的估量:大约在大爆炸后1.8亿年,这比许多科学家的预期稍早一些,但仍在理论模型的预期之内。麻省理工学院研讨国际前期恒星的天体物理学家安娜·弗雷贝尔(Anna Frebel)说:“这个数字将成为国际中榜首颗恒星宣布的榜首道光的黄金标准。知道这个数字对天体物理学的许多分支都很重要,所以终究得到一个测量效果是令人兴奋的。”

 

 

地理学家们无法看到来自榜首颗恒星的真实的光,但他们知道它们在那里,由于他们能勘探到恒星对周围介质的影响,即严寒的氢气。在前期的国际中,氢气仅仅漂浮在空中。当榜首颗恒星呈现时,情况变化很快。这种新的光以紫外线的形式射入气体,改变了氢原子中单个电子的情况。这促进氢初步从国际大爆炸后遗留下来的布景辐射中吸收能量。当原子吸收这种能量时,它们的电子就会遭到激起。然后,为了回到原本的情况,电子将能量释放出去。

理论模型猜想,这种细微的跳动可以在某一特定的无线电频率上被勘探到--这便是地理学家所勘探到的。

鲍曼和他的搭档们花了数年时间微调他们的无线电天线和接收器,这两个天线和接收器就像一张玻璃咖啡桌。他们的仪器被规划用来吸收来自南半球天空的全部无线电波,并打扫来自其他来源的电波,包含整个银河系和任何故相似频率作业的地球技术。鲍曼说,他们在2015勘探到了这个信号,但是在接下来的两年里,他们保证信号是他们所认为的那样。

该仪器位于默奇森射电地理观测站(MRO),该地理台由澳大利亚国家科学组织CSIRO处理,该组织约束在离该观测站160英里的规划内运用无线电发射机。理论模型猜想了原始氢气的信号将与调频无线电台的频率堆叠。

 

 

鲍曼和他的搭档们勘探到的无线电波的性质与理论猜想底子共同,但并不是全部的东西都是共同的。当他们调整仪器来听模型猜想的氢气的频率时,他们什么也没听到。当他们决定在较低的规划内查找时,他们听到了。但他们发现的信号比预期的要强烈。这意味着前期国际中的氢气比早年估量的要冷得多--或许是猜想的近两倍冷。

这就十分风趣了。只需两件事可以说明为什么气体的温度低于预期。国际大爆炸后或许存在比地理学家早年认为的更多的布景辐射,但他们说这是不或许的。更合理的说明包含氢气和另一个国际之谜--暗物质的相互作用。科学家说这些不可见的暗物质构成了国际的大部分。弗雷贝尔说:“我们的主见是暗物质比气体更冷。通过相互作用,气体向暗物质传递一些热量,使其稍微变暖。”因而,我们观察到的气体被冷却了。”。

这一或许性的结论发表在“天然”杂志上的论文中得到了讨论,论文作者特拉维夫大学的天体物理学家Rennan Barkana,首先提出了这种潜在的相互作用。假设Barkana的理论成立的话,科学家们或许可以找出这些暗物质粒子的一些特性。

这对这个范畴来说将产生巨大影响。迄今为止,暗物质的存在仅仅从观测数据中直接揣度出来的。地理学家可以通过研讨某些引力效应来观察暗物质对巨大星系团光的影响。但这些效应只允许地理学家制作大块暗物质,而不是单个粒子。耶鲁大学的理论天体物理学家Priyamvad Natarajan说。

Natarajan说:“这就像在看一个巨大的沙丘,你知道沙丘是怎样拼装的,你可以展现它是怎样在风中消散的,它是怎样被水冲走的。但你不知道一粒沙子是由什么组成的。”

 

 

Natarajan说,对鲍曼和他的团队检测到的前期信号的研讨可以协助理论天体物理学家发现超出我们现在理解规划的新的基础物理学。为了使观察到的冷却有意义,暗物质粒子需求比早年幻想的要轻得多。

鲍曼说,国际各地的其他团队一直在致力于制作和规划仪器,以检测来自前期国际的这一信号,他估量他们将可以在未来几个月内供认效果。

弗雷贝尔说:“只需通过其他小组和实验的证明,才能真实打开从国际榜首个可观测阶段勘探氢的新时代。”“作为令人兴奋和信息量丰厚的内容,我们需求慎重,直到它得到其他人的供认,然后才进入教科书。”

进一步的研讨将使地理学家更多地了解国际的榜首颗恒星。鲍曼说:“当我们继续前进的时分,我们可以运用模型来提取恒星的实践性质。必定质量的恒星会影响我们的吸收信号。”

鲍曼说,依照现在的无线电技术情况,地理学家不太或许很快地了解恒星的前史,至少在我们的有生之年是如此。究竟,恒星消失的越早,我们看到的就越少。这似乎是一个适当令人沮丧的前景。但是,快速地看一眼夜空,远离城市的灯光,就能消除任何绝望的感觉。在榜首颗星星闪耀之前,或许没有什么可看的,但在它们闪耀之后,有许多东西可以见证。

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