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天文学家发现宇宙中最古老恒星的“足迹”

2018-03-04 09:31:28来源:

北京3月2日电 通过长达12年的观测,美国一个天文学研究团队发现了宇宙中第一批恒星的“足迹”。这些恒星诞生于宇宙大爆炸后约1.8亿年,发出的光照亮宇宙中的氢气,在氢光谱中留下了特殊印记。

美国亚利桑那州立大学等机构研究人员在新一期英国《自然》杂志上发表论文说,他们利用设于澳大利亚的地面设备观测宇宙中的射电波,首次找到了恒星“老祖宗”活动的痕迹。这将加深人们对早期宇宙演化历程的理解,还可能有助寻找暗物质。

宇宙诞生于约138亿年前的一场大爆炸,随后不断膨胀并冷却。大爆炸约38万年后,温度低到使电子和质子结合形成中性的氢原子,宇宙从此进入没有光芒的“黑暗年代”,直到大爆炸约1亿年后第一批恒星诞生。

这项研究的搜寻目标是一种特殊的射电信号——早期宇宙中氢原子的“21厘米谱线”。第一批恒星发出的光加热宇宙中的氢气,导致氢原子从宇宙微波背景辐射中吸收波长21厘米的光子,产生特殊的吸收谱线。研究人员说,由于地面和宇宙中大量其他射电信号的干扰,寻找这种信号就像“在飓风中倾听蜂鸟翅膀的振动”。

研究小组利用超高精度的射电波设备,在荒无人烟的沙漠中进行探测,找到了一条很强的吸收谱线,与理论预测的氢原子21厘米谱线大致相同,应该是幼年宇宙中第一批恒星加热氢气产生的。据推测,这些恒星大约诞生于宇宙大爆炸后1.8亿年。

以色列特拉维夫大学研究人员在同一期杂志上发表论文说,新发现的谱线振幅比预期值大一个数量级,意味着早期宇宙中气体的冷却速度比原先认为的要快,这可能是普通物质与暗物质相互作用导致的。从谱线特征中还能推演出暗物质粒子的一些特征,这方面的观测有可能成为探测暗物质的一种手段。

[责任编辑:战钊]

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