研究:“宇宙黎明之光”并非来自深空

科技 3个月前 站务发布
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研究:“宇宙黎明之光”并非来自深空

新研究发现2018年发现的“宇宙黎明之光”并非来自宇宙诞生初期的光线,甚至都不是来自太空的光波信号,应该是仪器的误差造成的。

前几年,“再电离时期信号探测实验”(Experiment to Detect the Global Epoch of Reionization Signature,简写为EDGES)探测到一个位于55–85 MHz波段的射电信号。科学家认为它是宇宙大爆炸之后诞生的第一批恒星发出的光线。但是它的时间点太早了,远早于现有的主流宇宙大爆炸理论认为宇宙内最早的光线可以自由传播的时间点。

所以这个信号引起了很多科学家的重视,2018年3月1日发表在《自然》(Nature)期刊上的两份研究都探讨了这个信号。

科学家把大爆炸诞生后的5000万年~10亿年的时期,称为“宇宙黎明”(cosmic dawn),来形容第一缕星光出现之前宇宙黑暗的状态。那个时期的宇宙和现在的状态差异很大,在第一批恒星诞生之前,宇宙内充满了浓厚的高温电离态气体,光线无法在其中自由传播,碰到电子就被散射开。

等到宇宙冷却了一些,质子和电子开始结合成为氢原子。这时光线才能够顺利地在太空中传播。理论还认为,大爆炸后大约1.5亿年的时候,第一批恒星和星系开始出现后,恒星所发出的紫外线逐渐再次电离宇宙空间中大量存在的氢原子,这时,整个电磁频谱的辐射信号开始在宇宙中自由传播。

也就是说,主流理论认为在大爆炸10亿年之后,宇宙才完全被“再电离化”,早于这个时间点的信号,现在地球上的仪器无法探测到。所以,科学家很难了解宇宙“再电离”的过程,如果能收到来自宇宙黎明时期(也就是大爆炸后10亿年之内)的电磁信号,将对研究具有重要意义。

EDGES实验就是在低频信号波段探察宇宙早期的信号,2018年所探测到的那个信号引起了科学家的关注,把它称为“宇宙黎明之光”。

但是,2022年2月28日发表于《自然·天文学》(Nature Astronomy)期刊的新研究发现此信号并不是像科学家以为的那样。

新研究称那个信号的振幅是预期的两倍,意味着这缕光线所穿过的氢气云的温度,比理论预计的低得多。这就需要再提出一些假设才能对此做出解释。

更重要的是,新研究使用背景无线电频谱的成形天线测量3(Shaped Antenna Measurement of the Background Radio Spectrum 3,简写SARAS 3)搜集的数据,完全没有得到支持EDGES信号的证据。而他们认为,如果EDGES得到的那个信号的确是来自宇宙黎明时期,那个信号一定会出现在SARAS 3的数据中。

这份研究总结认为,EDGES实验得到的那个信号,应该是EDGES天线出错造成的。研究者表示,既然2018年的那个信号并非来自早期黑暗中的宇宙,甚至都不是来自深空,那么,研究人员就不需要提出新的天体物理学理论对它进行解释。

版权声明:站务发布 发表于 2022年4月11日 11:14。
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