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Image credit: CSIRO Australia

研究专家或许发现了来自「最古老」星星的信号

它们的形成离大爆炸仅 1.8 亿年。

Andy Yang
2018 年 3 月 1 日, 下午 06:02
CSIRO Australia

宇宙形成早期的模样,一直以来都是一个谜团。这不仅是个时间的问题,同时还是个距离的问题 -- 如果我们能看见愈远的宇宙的话,就等同于看到愈古老的宇宙。不过,能看多远是有限制的 -- 在早期高热的宇宙中,光子无法形成,因此整个宇宙是一片「黑暗」,直到大爆炸后 38 万年左右,宇宙才冷却到可以让光子形成的程度,这一瞬间的「光明」,残留到了今天就形成了宇宙背景辐射(CMB),充斥着整个宇宙。

从宇宙背景辐射形成后,宇宙又再更进一步冷却,形成氢气、乃至于最早的星球。但这部份的演化,相对来说就没有特别明确的信号,让其发展的方式成谜。科学家推测最早的星球应该会加热四周无所不在的氢气,吸收来自 CMB 的辐射,让星球附近的 CMB 微幅减弱。这信号的强度之小,和宇宙中,甚至地球来源的无线电波相较,信噪比可能只有万分之一左右,彷佛试图「在飓风中听见一只蜂鸟扑翅的声音」。


为了达到最佳的分辨率,并且避免干扰,科学家在澳洲沙漠深处设立上面这个特制的观测站,并且终于在 2016 年时观测到了预期中微幅减弱的 CMB,也就等同于间接观测到了最早的一批星球。研究小组之后又花了一年多的时间,排除所有可能的假信号源,并多次校正仪器,每次都观测到了相同的信号,最后终于在今天于 Nature 杂志上公开了结果。事实上,减弱的程度比原先模型的估算还要强了一倍,显示宇宙早期的氢气比原先推算还要再冷一些。这或许反应了宇宙早期就有暗物质的存在,也为暗物质可能的身份及数量开创了新的思路。

和所有的科研一样,这结果还有待其他团队进行独立确认,以及进一步的扩展。哈佛大学天体物理学家 Avi Loeb 推测如果一切无误的话,这个发现本身就值一个诺贝尔奖,而暗物质部份若能获得确认,则将再值一个诺贝尔奖。