大爆炸后一点八亿年的宇宙信号测得

2018-03-02 09:15:54 来源: 科技日报 作者: 张梦然

当时正常物质和暗物质有相互作用

宇宙最早期恒星艺术想象图

图片来源:《自然》网站

科技日报北京3月1日电 (记者张梦然)英国《自然》杂志1日同时发表了两项天文学重要研究,科学家报告了一个来自宇宙早期(大爆炸后的1.8亿年)的信号,与天文学家预计的相差无几;对该信号的分析表明,在早期宇宙中正常物质和暗物质之间有相互作用。

所谓宇宙的“黎明时期”,也是迄今最早的恒星形成的阶段,监测这一时期信号的国际工作目前正在进行中。天文学家们预测,恒星在宇宙早期一旦形成,它们的紫外光便渗入原始氢气,改变氢原子中电子的激发态。该转化过程被称为中性氢21厘米谱线——这是射电天文观测到的第一条谱线,也是开创历史的重要谱线。

中性氢21厘米谱线被认为是分析星际中性氢原子分布、银河系和河外星系结构的最有力“武器”,它可使氢气吸收来自宇宙微波背景的光子,在无线电频谱中留下记号。科学家认为,该频谱应该可在今天低于200兆赫的无线电频率中观察到。

此次发表的第一项研究中,美国亚利桑那州立大学天文学家朱迪·鲍曼及其同事报告,在78兆赫监测到这样的一个信号。其来自大爆炸后1.8亿年间,最早恒星在此时出现。他们发现,本次观察到的频谱宽度与预计的基本一致,但是它的振幅更大,也就是吸收更深,这意味着原始气体比预想的更冷。

在另外一篇研究中,以色列特拉维夫大学雷南·巴克纳团队提出,气体是在氢气与更冷的暗物质相互作用中温度降低的。根据观察到的信号,研究人员称,暗物质粒子的质量应不超过几个质子质量。

总编辑圈点

如果宇宙的演化是本书,我们一页页向前翻看,只希望能参透这百亿年的风景。现代技术手段的进步,让书的内容愈加丰富起来,其中,21厘米谱线观测就是最重要的工具之一。在它出现以后,一片空白之处被填上了无比精彩的细节,直到现在,它仍在帮助科学家们点滴描绘着波澜壮阔的宇宙。

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责任编辑:左瑾