令人驚訝的研究稱(chēng)，第一批恒星出現(xiàn)在“預(yù)熱”宇宙中

根據(jù)國(guó)際射電天文學(xué)研究中心 （ICRAR） 的一項(xiàng)新研究，我們的宇宙在早期是“預(yù)熱”的，挑戰(zhàn)了它從超冷狀態(tài)中出現(xiàn)的假設(shè)。

這一發(fā)現(xiàn)是在天文學(xué)家尋找來(lái)自Epoch of Reionization– 第一批太陽(yáng)開(kāi)始點(diǎn)燃的時(shí)間大約在大爆炸.

發(fā)現(xiàn)宇宙在那個(gè)時(shí)候至少有點(diǎn)溫暖，排除了表明電離過(guò)程發(fā)生在極低溫度條件下的模型。

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“隨著宇宙的演化，星系之間的氣體膨脹和冷卻，所以我們預(yù)計(jì)它會(huì)非常非常冷，”說(shuō)凱瑟琳·特羅特 （Cathryn Trott），射電天文學(xué)家，ICRAR 再電離時(shí)代項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。

“我們的測(cè)量表明，它至少被加熱了一定量。不是很多，但它告訴我們，非常冷的再電離被排除在外。研究表明，這種加熱可能是由早期 X 射線源的能量驅(qū)動(dòng)的黑洞以及遍布宇宙的恒星殘余物。

人類(lèi)所謂的“黑暗時(shí)代”與宇宙經(jīng)歷了在它的年輕時(shí)。在恒星和星系形成之前，根本沒(méi)有主要的光源——只有中性氫分子云在周?chē)腔?，在?shù)十萬(wàn)年的時(shí)間里慢慢合并。

最終，氣體袋坍塌到第一代明星，燃燒的強(qiáng)度比今天周?chē)囊?。這種能量的釋放使宇宙氫電離，這就是為什么它被稱(chēng)為Epoch of Reionization.

失去電子后，構(gòu)成浩瀚宇宙云的氫對(duì)光變得透明，使我們現(xiàn)在能夠看到遙遙跨越時(shí)空.另一方面，這也意味著很難看到宇宙在這個(gè)時(shí)代期間或之前是什么樣子。

天文學(xué)家被迫依賴(lài)一種稱(chēng)為氫氣線;一種 21 厘米長(zhǎng)的電磁輻射波預(yù)計(jì)將直接穿過(guò)物質(zhì)云，這些物質(zhì)云會(huì)散射較短的可見(jiàn)光波，攜帶有關(guān)宇宙黑暗時(shí)代的重要信息。

ICRAR 團(tuán)隊(duì)一直在使用默奇森寬場(chǎng)陣列（MWA） 射電望遠(yuǎn)鏡在西澳大利亞尋找該信號(hào)。問(wèn)題是宇宙絕對(duì)糟糕無(wú)線電信號(hào)源.

“這些包括附近恒星和星系的發(fā)射、地球大氣層的干擾，甚至望遠(yuǎn)鏡本身產(chǎn)生的噪聲。只有仔細(xì)減去這些'前景信號(hào)'后，剩余的數(shù)據(jù)才會(huì)揭示來(lái)自再電離紀(jì)元的信號(hào)。說(shuō)Ridhima Nunhokee，ICRAR 的射電天文學(xué)家。

“從這項(xiàng)研究中，我們開(kāi)發(fā)了處理前景污染的方法，并減去我們不想要的信號(hào)，同時(shí)也更好地了解我們的望遠(yuǎn)鏡并得出干凈的信號(hào)。我們還能夠?qū)⒋蠹s 10 年的 MWA 數(shù)據(jù)整合在一起，以比以往任何時(shí)候都更長(zhǎng)的時(shí)間觀測(cè)天空。

雖然目前的工作仍未揭示人們期待已久的氫氣線，但大量高質(zhì)量的數(shù)據(jù)不僅使團(tuán)隊(duì)比以往任何時(shí)候都更加親近，而且還揭示了一些新的信息。一個(gè)很好的例子：早期宇宙在再電離發(fā)生之前已經(jīng)被“預(yù)熱”的啟示。

如更多射電望遠(yuǎn)鏡在不久的將來(lái)加入搜索，氫線出現(xiàn)應(yīng)該只是時(shí)間問(wèn)題。

“信號(hào)肯定埋在那里。它只是改進(jìn)我們的數(shù)據(jù)，并獲得更多數(shù)據(jù)、更干凈的數(shù)據(jù)來(lái)到達(dá)它。說(shuō)努霍基。

研究是發(fā)表在兩篇論文中天體物理學(xué)雜志.

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