令人惊讶的研究称,第一批恒星出现在“预热”宇宙中

根据国际射电天文学研究中心 (ICRAR) 的一项新研究,我们的宇宙在早期是“预热”的,挑战了它从超冷状态中出现的假设。

这一发现是在天文学家寻找来自Epoch of Reionization– 第一批太阳开始点燃的时间大约在大爆炸.

发现宇宙在那个时候至少有点温暖,排除了表明电离过程发生在极低温度条件下的模型。

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“随着宇宙的演化,星系之间的气体膨胀和冷却,所以我们预计它会非常非常冷,”凯瑟琳·特罗特 (Cathryn Trott),射电天文学家,ICRAR 再电离时代项目负责人。

“我们的测量表明,它至少被加热了一定量。不是很多,但它告诉我们,非常冷的再电离被排除在外。研究表明,这种加热可能是由早期 X 射线源的能量驱动的黑洞以及遍布宇宙的恒星残余物。

MWA 图像的进展(上),从来自前景源的无线电噪声(左)、局部干扰(中)开始,最后是安静的“清理”图像(右)。(Nunhokee 等人/ICRAR/科廷大学)

人类所谓的“黑暗时代”与宇宙经历了在它的年轻时。在恒星和星系形成之前,根本没有主要的光源——只有中性氢分子云在周围徘徊,在数十万年的时间里慢慢合并。

最终,气体袋坍塌到第一代明星,燃烧的强度比今天周围的要大。这种能量的释放使宇宙氢电离,这就是为什么它被称为Epoch of Reionization.

失去电子后,构成浩瀚宇宙云的氢对光变得透明,使我们现在能够看到遥遥跨越时空.另一方面,这也意味着很难看到宇宙在这个时代期间或之前是什么样子。

天文学家被迫依赖一种称为氢气线;一种 21 厘米长的电磁辐射波预计将直接穿过物质云,这些物质云会散射较短的可见光波,携带有关宇宙黑暗时代的重要信息。

需要消除前景干扰以显示微弱的、受欢迎的 21 厘米信号(Nunhokee 等人。应用J, 2025)

ICRAR 团队一直在使用默奇森宽场阵列(MWA) 射电望远镜在西澳大利亚寻找该信号。问题是宇宙绝对糟糕无线电信号源.

“这些包括附近恒星和星系的发射、地球大气层的干扰,甚至望远镜本身产生的噪声。只有仔细减去这些'前景信号'后,剩余的数据才会揭示来自再电离纪元的信号。Ridhima Nunhokee,ICRAR 的射电天文学家。

“从这项研究中,我们开发了处理前景污染的方法,并减去我们不想要的信号,同时也更好地了解我们的望远镜并得出干净的信号。我们还能够将大约 10 年的 MWA 数据整合在一起,以比以往任何时候都更长的时间观测天空。

虽然目前的工作仍未揭示人们期待已久的氢气线,但大量高质量的数据不仅使团队比以往任何时候都更加亲近,而且还揭示了一些新的信息。一个很好的例子:早期宇宙在再电离发生之前已经被“预热”的启示。

更多射电望远镜在不久的将来加入搜索,氢线出现应该只是时间问题。

“信号肯定埋在那里。它只是改进我们的数据,并获得更多数据、更干净的数据来到达它。努霍基。

研究是发表在两篇论文中天体物理学杂志.

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