最新科學與科技文章

Image credit: CSIRO Australia

研究專家或許發現了來自「最古老」星星的訊號

它們的形成離大爆炸僅 1.8 億年。

Andy Yang
2018 年 3 月 1 日, 下午 06:02
51 分享次數
分享
分享
Twitter 發表
line
電郵
儲存
CSIRO Australia

宇宙形成早期的模樣,一直以來都是一個謎團。這不僅是個時間的問題,同時還是個距離的問題 -- 如果我們能看見愈遠的宇宙的話,就等同於看到愈古老的宇宙。不過,能看多遠是有限制的 -- 在早期高熱的宇宙中,光子無法形成,因此整個宇宙是一片「黑暗」,直到大爆炸後 38 萬年左右,宇宙才冷卻到可以讓光子形成的程度,這一瞬間的「光明」,殘留到了今天就形成了宇宙背景輻射(CMB),充斥著整個宇宙。

從宇宙背景輻射形成後,宇宙又再更進一步冷卻,形成氫氣、乃至於最早的星球。但這部份的演化,相對來說就沒有特別明確的信號,讓其發展的方式成謎。科學家推測最早的星球應該會加熱四週無所不在的氫氣,吸收來自 CMB 的輻射,讓星球附近的 CMB 微幅減弱。這訊號的強度之小,和宇宙中,甚至地球來源的無線電波相較,噪訊比可能只有萬分之一左右,彷彿試圖「在颶風中聽見一隻蜂鳥撲翅的聲音」。


為了達到最佳的解析度,並且避免干擾,科學家在澳洲沙漠深處設立上面這個特製的觀測站,並且終於在 2016 年時觀測到了預期中微幅減弱的 CMB,也就等同於間接觀測到了最早的一批星球。研究小組之後又花了一年多的時間,排除所有可能的假信號源,並多次校正儀器,每次都觀測到了相同的信號,最後終於在今天於 Nature 雜誌上公開了結果。事實上,減弱的程度比原先模型的估算還要強了一倍,顯示宇宙早期的氫氣比原先推算還要再冷一些。這或許反應了宇宙早期就有暗物質的存在,也為暗物質可能的身份及數量開創了新的思路。

和所有的科研一樣,這結果還有待其他團隊進行獨立確認,以及進一步的擴充。哈佛大學天體物理學家 Avi Loeb 推測如果一切無誤的話,這個發現本身就值一個諾貝爾獎,而暗物質部份若能獲得確認,則將再值一個諾貝爾獎。