“宇宙的黑暗时代”何时结束？科学家：答案就在这里面

很久以前，在世界上第一颗恒星形成之前的几百万年，整个宇宙处在一片黑暗之中。但是一个稀有分子的出现给这个宇宙带来了第一丝光芒，光明所到之处，黑暗畏之不及，这把被科学家称为结束宇宙黑暗时代的“钥匙”其实是一个特殊的稀有分子。

这令人难以置信，几亿年来，宇宙一片黑暗。但是就是一个分子掌握着开启这个被遗忘时代的钥匙。近日来自澳大利亚内陆的一个射电望远镜网络——默奇森·维德菲尔德阵列(MWA)正在天空中搜寻这个稀有分子的踪迹，这也是宇宙黑暗时代最后幸存的分子，它就是中性氢，也叫原始氢。

宇宙的黑暗时代

从大爆炸后40万年开始，一个神秘的黑暗时期持续了数亿年，这个所谓的宇宙黑暗时代标志着最后是宇宙最后一次真正的真空，在那个时候，没有行星，没有太阳，没有星系，没有生命—，只有一团由大爆炸形成的氢原子组成的雾，任其在黑暗中飘荡。

今天，世界各地的望远镜都在试图捕捉到原始氢的踪迹，以确定黑暗时代最终结束和第一个星系形成的时刻。虽然这些古老原子的存在实在太难捕捉，但澳大利亚内陆的一组研究人员近日似乎有了它们的线索。

根据一项新研究，天文学家们使用默奇森·维德菲尔德阵列(MWA)射电望远镜深入观察宇宙的过去，寻找中性氢的标志性波长，虽然他们没有找到他们要找的东西，然而，利用望远镜最近更新的阵列的新设置，研究小组确定了中性氢信号强度的最低限度。

来自罗德岛布朗大学(Brown University)物理学助理教授乔纳森·波伯激动地表示：“我们可以有把握地说，如果中性氢信号比我们在研究中设定的极限强，那么望远镜就会探测到它，”但是这也意味着这些古老分子的寻找工作仍在继续，毫无疑问中性氢比想象中的还要难找。

第一个原子

在宇宙早期，贯穿早期宇宙的能量非常之强，以至于每个原子的电子都被夺走了，并赋予了它们一个正电荷，第一个原子是带正电荷的氢离子。在数十万年的时间里，宇宙冷却和膨胀到足以让这些氢离子重新获得电子，再次变成中性。这些中性的氢原子被科学家认为是宇宙黑暗时代的主要特征。最终，当足够多的原子聚集在一起形成第一批恒星时，这些原子又被来自这些恒星的辐射能量重新电离。

科学家们知道，中性氢发出的辐射波长为21厘米。然而，随着宇宙在过去的120亿年里不断膨胀，这些辐射的波长也被拉长了。科学家估计，中性氢的波长已经延伸到大约2米，这就是他们在天空中搜索MWA的信号。

可惜的是，有许多光源(无论是人造的还是太空的)都以相同的波长辐射。所有这些其他来源都比我们试图探测到的信号强很多个数量级，即使是一架恰好经过望远镜上方的飞机反射回来的FM无线电信号，也足以影响科学家观测的数据。

因此，科学家们写了一组方程，从他们的观察中识别并去除这些额外的辐射影响。在拍摄了1200多张天空的无线电波快照后，研究人员确定，他们发现的每一个2米排放物的痕迹都来自他们正在寻找的中性氢之外的其他地方。虽然珍贵的原子信号仍未被发现，但新的研究成功地缩小了未来寻找中性氢的范围。根据研究人员的说法，这些结果有力地证明了MWA的实验正引导我们沿着正确的道路寻找。随着进一步的研究，宇宙黑暗时代的最后遗迹可能很快就会被发现。

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