沙漠里的神秘望远镜：十亿年历史背后的震撼发现

阅读这个故事时，您将了解到：

• 在大爆炸后大约十亿年，宇宙经历了一个被称为“再电离时期”的阶段，那时充满宇宙的中性氢原子因第一批恒星的紫外线光而被电离。
• 现在一项新的研究希望了解在再电离开始之前的“宇宙黑暗时代”末期的宇宙条件。
• 研究人员利用位于西澳大利亚的默奇森宽视场阵列望远镜的十年数据，确定再电离并没有“冷启动”，而加热，可能是由于黑洞和恒星残骸，约在大爆炸后8亿年开始。

大家都知道我们宇宙的爆炸性开端——那时候一切都变得超级炙热和超级密集，直到发生了大爆炸。然而，这个爆炸性前奏的续集在语调上显然不同。在大爆炸之后，宇宙迅速冷却和扩张，直到最终——40万年后——质子和电子结合，形成了氢原子。

正如 Live Science 所指出的，接下来发生的事情被称为“宇宙暗黑时代”，在这个时期，宇宙中充满了中性 氢，持续了大约十亿年，直到第一批恒星和星系的出现。当这些原始恒星发出紫外线光，剥离氢原子中的电子时，宇宙进入了“再电离时代”，宇宙开始变得像我们今天想象的那样。可以说，这就是宇宙的幼儿时期。

然而，与那些记录自己流口水的后代每一个里程碑的过于关注的父母不同，astrophysicists 并没有那么多证据——而是需要自己去寻找。例如，我们其实并不清楚宇宙在过渡到“宇宙黑暗时代”时的具体情况。虽然有些理论认为 再电离 是从“冷启动”开始的，但一项国际科学家团队的新研究提供了证据，表明在这一重大里程碑之前，宇宙实际上是在升温。这项研究的结果发表在 天体物理学杂志 上。

“随着宇宙的演化，星系之间的气体扩展并冷却，因此我们可以预期它会非常冷，”库廷大学的凯瑟琳·特罗特，这项研究的首席作者，在一份新闻声明中表示。“我们的测量显示，它至少有一定的加热。虽然加热程度不高，但这表明非常冷的再电离是不可能的。”

回望遥远的过去，特罗特和她的团队利用位于西澳大利亚的穆尔奇森宽场阵列望远镜来进行这项具有挑战性的观察。该望远镜在70–300 MHz的频率范围内运行，专门用于探测“再电离时期”中提到的中性氢发射。即便如此，作者们仍需进行大量的减法运算，以便从附近恒星、星系甚至地球大气的宇宙噪声中提取他们想要找到的信号。

因为团队能够创建这些过滤后的数据——并且拥有十年的相关数据——他们可以通过排除法得出结论。如果那时宇宙是寒冷的，就会发出某种信号，但研究人员没有找到任何证据，这表明至少有某种变暖正在发生。理论认为，早期黑洞和恒星残骸发出的X射线在大爆炸后约8亿年间导致了这种加热。虽然他们还没找到这种加热的标志性信号，但研究人员认为这很可能只是时间的问题。

“所有这些现有的技术将帮助我们找到缺失的东西，”库廷大学的研究共同作者Ridhima Nunhokee在新闻发布会上说。“信号肯定藏在里面。我们只需要改进数据，获取更多、更干净的数据，才能找到它。”

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