来自时间的黎明的无线电信号可以帮助“称重”宇宙的第一批恒星

By Robert Lea published 17 hours ago

Astronomy

 “这是一个独特的來了解宇宙的第一道光如何从黑暗浮現的机会” 。

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宇宙的一个叠加有无线电波和一颗巨大的蓝色恒星的深场。(Image credit: ESA/Webb, NASA, ESA, CSA/Robert Lea (creared with Canva))

天文学家可以用來自宇宙最早紀元的特定无线电信号来“称重”宇宙中的第一批恒星。这项调查可能揭示更多关于所谓的宇宙黎明的信息，在这段宇宙时期中黑暗解除了光线變得自由來旅行。这些第一批恒星或“群三”（Pop III）恒星甚至用最强大的望远镜不能被看到，因为它们的光被主要由氢组成的恒星形成区域之间的稠密宇宙雾阻挡不能旅行。

然而，在大爆炸后约1亿年的这段时间里，这种氢創造了一种叫“21厘米信号”的无线电信号。一个国际天文学家小组现在建议，这种信号可被用来确定來自第一批恒星的光如何与这种宇宙雾相互作用幫助消除它。

团队负责人、剑桥大学研究员阿納斯塔西亞（Anastasia Fialkov）在一份声明中说，“这是一个独特的來了解宇宙的第一道光如何从黑暗浮現的机会，从一個寒冷黑暗的宇宙過渡到一個充满恒星的宇宙是一个我们才刚刚开始來理解的故事” 。

恆星宇宙氢分析无线电实验

阿納斯塔西亞领导宇宙氢分析无线电实验（REACH）项目，一个研究21厘米信号微弱辉光來揭示更多关于宇宙黎明的无线电天线。

宇宙氢分析无线电实验仍处于它的校准阶段，很快将加入由平方公里阵列（SKA）对首批恒星的调查，一个正在澳大利亚和南非建设的大型天线阵列。平方公里阵列和宇宙氢分析无线电实验将共同調查宇宙的最早恒星的质量、光度和分布。

为了准备这项調查，阿納斯塔西亞和他的同事开发了一个来预测这两个项目的21厘米信号的观测像什麽一樣的模型。这揭示这个信号被恒星质量影响。

阿納斯塔西亞说：“我们是第一个第一批恒星质量的21厘米信号的依赖性一致建模的小组，包括紫外线星光和來自當第一批恒星死亡时产生的X射线双星的X射线发射的影响。这些洞察来自于整合宇宙原始条件的仿真諸如由大爆炸产生的氢氦成分” 。

由一颗死恒星“白矮星”从一個恒星伴星上剥离物质组成的X射线双星的描畫。 (Image credit: Riccardo Lanfranchi)

在开发模型的同时，该团队研究了群III恒星的质量分布如何影响了21厘米的信号。

这揭示在之前的研究中这个信号和第一批恒星之间的联系已經被低估，因为这些研究已經失敗與解释由一颗致密的死恒星通常是白矮星和一颗普通恒星（群III恒星中的所谓“X射线双星”）组成的系统的数量。

宇宙氢分析无线电实验望远镜首席調查员埃洛伊（Eloy de Lera Acedo）说，“我们正在报告的预测对我们理解宇宙中最早恒星的性质有巨大的影响。我们顯示我们的射电望远镜能告诉我们關於这些第一批恒星的质量细节以及这些早期的光如何可能已經与今天的恒星非常不同的证据” 。

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平方公里阵列和宇宙氢分析无线电实验不会像詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）做的看到这些第一批恒星。相反它们依靠科学家进行它们提供的数据的统计分析。

这项奮力能带来回报，因为它提供有关整个恒星群、X射线双星系统和星系的信息。

阿納斯塔西亞总结道：“将无线电数据与第一颗恒星的故事联系起来要用一點想象力，但影响是深远的”。

该团队的研究于周五（6月20日）发表在《 Nature Astronomy》上.