天文學(xué)家越來越接近了解宇宙的第一顆恒星

 人參與 | 時間：2025-12-08 03:03:20
天文學(xué)家越來越接近了解宇宙的天文第一顆恒星
天文學(xué)家越來越接近了解宇宙的第一顆恒星
天文學(xué)家越來越接近了解宇宙的第一顆恒星
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：包括麻省理工學(xué)院的杰奎琳-休伊特和尼古拉斯-克恩在內(nèi)的科學(xué)家們分享了期待已久的結(jié)果：我們越來越接近了解宇宙的第一顆恒星。在歷史上，接近解宇人類一直在創(chuàng)造和分享思考恒星創(chuàng)造的第顆故事--它們是什么以及第一批恒星是如何產(chǎn)生的。
現(xiàn)在，恒星隨著位于南非卡魯天文保護(hù)區(qū)的天文射電望遠(yuǎn)鏡--氫化紀(jì)元陣列（HERA）的新結(jié)果，麻省理工學(xué)院的接近解宇科學(xué)家們離了解這一歷史又近了一小步，但意義重大。第顆
HERA研究人員正在尋找恒星形成和星系結(jié)構(gòu)的恒星最早跡象。具體來說，天文包括麻省理工學(xué)院Julius A. Stratton物理學(xué)教授Jacqueline Hewitt在內(nèi)的接近解宇科學(xué)家們正試圖了解在大爆炸后約4億年發(fā)生的被稱為宇宙黎明的時期發(fā)生了什么。2021年初秋，第顆休伊特、恒星麻省理工學(xué)院卡夫里天體物理學(xué)和空間研究所的天文帕帕拉多物理學(xué)研究員尼古拉斯·克恩以及其他來自國際合作的研究人員最終確定了期待已久的結(jié)果，這些結(jié)果是接近解宇在 HERA望遠(yuǎn)鏡建造的第一階段收集和分析的，為期四年。第顆
他們的研究報告于2022年2月7日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上，對來自宇宙氫氣的無線電信號提出了新的上限，這表明早期恒星的形成，并使科學(xué)家對第一批恒星和星系的形成時間有了更清晰的認(rèn)識。這些發(fā)現(xiàn)縮小了對宇宙黎明的起源進(jìn)行假設(shè)的理論模型。
HERA的發(fā)現(xiàn)之所以如此重要，部分是因為它們是在HERA發(fā)展的早期階段收集的。該望遠(yuǎn)鏡作為一個無線電天線陣列運行，目前僅有其最終規(guī)模的一小部分--這些數(shù)據(jù)是從HERA的52個部署的天線中的39個收集的。在其完整的形式下，總共將有350個天線。一旦完全建成，HERA將足夠敏感，可以從更遠(yuǎn)的地方收集更大的數(shù)據(jù)集和信息，從而進(jìn)一步追溯到過去。
為了回顧宇宙的黎明，HERA使用低頻無線電波來識別不容易觀察到的信號。這與其他望遠(yuǎn)鏡不同，比如哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，它觀察的是像星系這樣的結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)只占太空中可觀測物質(zhì)的5%。其他95%的物質(zhì)是星系之間的物質(zhì)，包括低密度的氫。通過HERA，科學(xué)家們可以觀察星系之間的情況，并利用這些信息來推斷我們無法觀察到的星系正在做什么，以及星系的形成如何影響它周圍的空間。
為了了解宇宙歷史上的這段時期，科學(xué)家們正在尋找"自旋翻轉(zhuǎn)信號"，也被稱為21厘米線，它是中性氫氣的波長。這種無線電信號來自星系之間的星際物質(zhì)，是由氫原子通過這種轉(zhuǎn)變發(fā)出的發(fā)射和/或吸收產(chǎn)生的。
確定"重振紀(jì)元"，或觀察到信號的時間，才是重要的事情。天文學(xué)家想知道[信號]是在吸收中，這意味著它在X射線之前，還是在發(fā)射中，也就是在X射線之后，并且想看看它是否因為重離子化而消失。
該信號有兩個特征，或過程，可以被捕獲。當(dāng)恒星加熱氫氣時，該信號首先被改變。第二部分，也就是HERA迄今為止一直在尋找的，是21厘米信號的消失，這發(fā)生在氫氣被額外的恒星形成產(chǎn)生的能量電離的時候。這個信號表明恒星已經(jīng)被創(chuàng)造出來。
來自宇宙黎明的21厘米線還沒有被明確地探測到。然而，來自HERA的新結(jié)果提供了關(guān)于宇宙5億年時自旋翻轉(zhuǎn)信號的性質(zhì)的數(shù)據(jù)--比以前的結(jié)果要敏感10倍。
有了這些結(jié)果，HERA團隊已經(jīng)能夠提供證據(jù)，排除關(guān)于星系形成的幾種可能理論。最值得注意的是，這些數(shù)據(jù)顯示，一定有某種機制來加熱空間中的氫氣，這意味著星系一定有黑洞。
在戈登和貝蒂-摩爾基金會以及美國國家科學(xué)基金會的資助下，HERA將在350個天線下運行，并采用新的天線設(shè)計，使望遠(yuǎn)鏡能夠捕捉更低頻率的無線電波和更高紅移的觀測點，有效地看到更遠(yuǎn)的時間。
Hewitt是擴大HERA信號容量的項目負(fù)責(zé)人，自2004年以來一直在研究最早的恒星何時形成的問題。她領(lǐng)導(dǎo)了新的低頻組件的原型設(shè)計，并正在開發(fā)更多的技術(shù)來分析當(dāng)前和未來的數(shù)據(jù)集。來自劍橋大學(xué)的新天線設(shè)計，應(yīng)該在2022年初安裝，并將極大地增加他們能夠獲得的信息范圍。 頂: 58踩: 83695