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印度巨型望鏡首次收到近 90 億光年外星系發出的無線電訊號,對了解早期的宇宙有何意義?

2023-01-25自媒體

探測到的是21cm譜線。換句話說,波長21cm的電磁波。這玩意是早期宇宙的中性氫原子發出的,和外星人沒關系。

這個研究是首次在紅移z=1.3的時間尺度上發現了這種21cm譜線訊號,也就是這個問題標題所說的,90億年前發出的訊號。在這項研究之前,探測到的最遙遠的21cm譜線訊號是紅移z=0.4時候發出的(大概50多億年前)。

探測21cm譜線的一個重要的目的是用於研究宇宙早期的再游離過程。根據當前的宇宙學理論,早期宇宙中的質子與電子會結合形成大量的中性氫原子,但是到第一代恒星形成的時候,恒星放出的高能光子會摧毀原子的結構,使星系周圍的氫原子發生游離。隨著星系不斷形成,游離區域會逐漸擴大並連結,直到整個宇宙的星際介質都被游離。這個過程就叫再游離過程。

游離前的中性氫原子會發射21cm譜線,且這種譜線是超精細結構譜線,不容易在傳播過程中被吸收。所以如果我們能探測到足夠遙遠的21cm譜線訊號(比如130多億年前的訊號),我們就能根據訊號強度如何隨時間變化去還原出中性氫原子的再游離過程,從而去分析早期宇宙中恒星與星系的誕生過程。

印度巨型望鏡首次收到近90億光年外星系發出的無線電訊號,對了解早期的宇宙有何意義?