氢原子“21厘米辐射”可探测宇宙最古老恒星 _望远镜

通过射电望远镜对21厘米氢谱线辐射的探测可揭开早期宇宙恒星的奥秘
【氢原子“21厘米辐射”可探测宇宙最古老恒星】

早期宇宙中的星系比当今宇宙中的星系要小得多
天文望远镜在某种意义上是一台“时间机器”，通过观测遥远的星系来揭开宇宙历史，目前科学家估计宇宙的年龄为137亿年左右。距离我们越遥远的星系，其年龄一般越大，宇宙中最为古老的星系是非常难以察觉的。当前的望远镜技术只能发现大爆炸后7亿年左右的星系，而且只有当这个古老的星系异常巨大或者像一颗古老超新星爆发这样的事件才能被我们探测到。
A1689·zD1就是一个位于大爆炸后7亿年诞生的天体，而且还是借助了天体引力透镜的技术才发现它的存在。现在，由特拉维夫大学科学家牵头的国际研究小组已经发展出一种方法用于探测宇宙早期诞生的恒星。特拉维夫大学物理学和天文学家伦南·巴卡纳（Rennan Barkana）认为通过该方法科学家们可以探测到此前认为太遥远而不可能被观测到的天体。
本项研究的结果发表在《自然》期刊上，由于在早期宇宙中再电离阶段氢的含量异常丰富，研究人员提出通过射电望远镜筛选出来自早期宇宙中氢的射电波信号，并且再电离时期的中性氢电子自旋可发出21厘米波长的辐射。伦南·巴卡纳教授认为地球上的射电望远镜可以探测到该波长的辐射，而其中携带了关于早期宇宙中恒星的信息。通过该理论的发展，开辟了更多关于宇宙中最古老星系的探索道路。
通过对早期宇宙射电信号的解读，科学家可发现古老星系演化的特殊模式，就如同早期星系的一个清晰的符号。位于大爆炸数亿年后出现的第一批宇宙星系的大小只有今天星系大小的百万分之一，并且早期宇宙中暗物质和气体运动模式也与今天的宇宙存在差异，影响恒星的形成。由于早期宇宙中的星系和恒星存在一种特定的波动模式，科学家认为可以很容易地从射电信号中将其筛选出来。
早期宇宙中神秘波动模式的强度取决于宇宙中气体的温度，研究人员可以根据这些信息拼凑出早期宇宙全天星系团分布的地图，如果这些宇宙气体温度较高，这就意味着有很多恒星存在，如果早期宇宙中的气体较冷，那么就认为恒星的数量还是较少的。根据物理学和天文学教授伦南·巴卡纳介绍：“通过对宇宙神秘起源的研究，射电天文学家可第一次重建出早期宇宙的样子，并将恒星和星系的位置粗略分布于宇宙中。”
对早期宇宙中21厘米氢谱线的研究形成了一个被称为“21厘米宇宙学”的理论，目前有五个不同的国际合作项目正在建立射电望远镜对21厘米氢谱线辐射进行探测，主要研究方向集中在大爆炸之后的五亿年左右，当然这些射电望远镜也可以探测到早期宇宙中更早时期的射电信号。伦南·巴卡纳教授希望这一领域的研究可以解开宇宙诞生与现代宇宙之间历史长河之谜，新建造的射电望远镜如21厘米谱线阵列射电望远镜有机会对早期宇宙的一些预言进行验证。
我们目前对原始宇宙的奥秘有了较多的了解，而且对当今宇宙也有了较多的认识，但我们对早期宇宙炙热气体以及恒星形成机制之间存在的联系了解并不多，现在我们已经进入这个领域，探索未知的早期宇宙之谜。伦南·巴卡纳教授认为在涉及发现早期宇宙恒星基本属性时，将会是一件令人惊喜的事件，观测也将揭示一个更加复杂的宇宙，比宇宙模型预测的宇宙显得更加真实。

腾讯科学讯（Everett/编译）