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奇特原子终结宇宙“昏暗时代”:第一个星系变成时候

时间:2019-12-12 09:19:25 根源:新浪科技 评论:0 点击:0

  北京时间12月12日新闻,据海外媒体报道,宇宙一经数亿年的时间里一片昏暗,而一种原子可以便是开启这个被遗忘时代的钥匙。

  良久以前,第一颗恒星变成之前的几百万年里,通通宇宙一片昏暗。这段宇宙“昏暗时代”从大爆炸后约40万年开端,继续了数亿年,标记兹宇近一次真正的真空;宇宙中没有行星,没有恒星,没有星系也没有生命,只要一团由大爆炸变成的氢原仔¢成的雾,无尽的昏黑暗飘荡。

  本日,天下各地的千里镜都试图一窥这些原始的氢(被称为中性氢原子),以确定昏暗时代最终完毕,以录取一个星系变成的时候。虽然这些新颖的原子十分难以捉摸,但澳大利亚内陆举行观测的一组研讨职员可以曾经十分接近找到它们。

  依据发外预印本数据库arXiv上的一项新研讨,天文学家运用默奇森广域阵列(Murchison Widefield Array,简称MWA)射电千里镜深化观察宇宙的过去,征采中性氢的标记性波长。缺憾的是,研讨职员没有找到念要找的东西,但应用千里镜阵列近来更新的修立,研讨小组确定了中性氢信号强度的最低限制。

  假如中性氢信号比我们论文中设定的极限更强,那千里镜就会探测到它们。这意味着寻找这些新颖分子的义务仍继续,而研讨职员现晓得,中性氢的遗迹实比预期的更加模糊。

  第一个原子

  贯穿早期宇宙的能量是云云之强,以致于每个原子的电子都被夺走,从而取得一个正电荷。第一个原子是带正电荷的氢离子。数十万年的时间里,宇宙冷却并膨胀到足以让这些氢离子从头取得电子,再次变成中性。这些中性的氢原子被认为是宇宙昏暗时代的主要特征。最终,当足够众的原子聚集一同,变成第一批恒星时,这些原子又会被这些恒星的辐射能量从头电离。

  科学家曾经晓得,中性氢发出的辐射波长为21厘米。然而,跟着宇宙过去的120亿年里不时膨胀,这些波长也被拉长了。据这项新研讨的作家估量,中性氢的波长曾经延迟到大约2米,而他们恰是应用WMA千里镜天空中搜寻这一信号。

  题目是,有许众光源(包罗人制的和自然的)都以相同的波长辐射。通通这些其他光源都比我们试图探测的信号强许众个数目级,即使是从一架恰恰颠末千里镜上方的飞机反射回来的调频无线电信号,也足以污染数据。

  于是,研讨职员写了一组方程,以观察结果中识别并去除这些搅扰。拍摄了1200众张天空的无线电波速照后,研讨职员确定,他们发明的每一个2米波长的遗迹信号都来自于中性氢以外的其他根源。

  虽然最主要的中性氢原子信号仍未被发明,但这项新研讨胜利缩小了未来寻找中性氢的范围。研讨职员称,这些结果有力地外明,MWA千里镜的观测正指导我们沿着准确的道道寻找中性氢。跟着进一步的研讨,宇宙昏暗时代的着末遗址可以很速就会被发明。

  什么是宇宙的“昏暗时代”?

  宇宙演化历史中的“昏暗时代”指的是大爆炸完毕时的等离子体复合到第一代恒星开端变成的使其。此前的宇宙中充满高能量的光子,导致宇宙中的一般物质(重假如氢和氦)处于电离形态。大爆炸后约40万年时,跟着宇宙膨胀,这些光子的能量缺乏以再电离氢和氦,于是自电子与氢、氦原仔¢成中性原子。随兹釉由电子消逝,光子可以自传达,不再爆发散射,从而使宇宙变得透后。这些光仔☆终红移至微波波段,形资本日我们所观测到的宇宙微波配景辐射。此时的宇宙十分平均,没有恒星,除了氢、氦和少量大爆炸核合成时代发生的轻核如氘、氦-3、锂除外也没有其他元素,于是被称为昏暗时代。

  目前,现有的天文观测可以看到昏暗时代之前的宇宙,即宇宙微波配景辐射;也可以看到昏暗时代之后的宇宙,包罗恒星、星系、类星体等,但仍然无法观测到昏暗时代的宇宙。了解并观测这段时代爆发的物理进程是天文学中十分主要的科常识题。

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