• 2018.03.02
    星期五

首偵察宇宙曙光 新途徑研暗物質

[2018.03.02] 發表
天文學家表示發現到相信是宇宙第一代恆星的訊號,有助了解恆星的形成。圖為畫家筆下的宇宙第一代恆星的構想圖。(法新社)
無線電天線光譜儀「EDGES」

天文學家宣布首次偵測到宇宙大爆炸1.8億年後誕生的第一代恆星形成的證據,有助了解宇宙何時脫離大爆炸後的黑暗時期,步入「宇宙曙光」(Cosmic Dawn)。今次發現亦可能包含暗物質存在的證據,可能有助解開另一個科學之謎。發現被視為重力波後重大天文發現,有專家甚至認為研究成果可能足以取得兩個諾貝爾獎。

天文學家利用位於西澳洲默奇森射電天文台、體積只有餐桌大小的無線電天線光譜儀「EDGES」,偵測到由氫氣發出微弱的訊號,相信是來自宇宙誕生後1.8億年出現。科學家普遍認為宇宙大爆炸是在138億年前發生,此前偵測到最古老恆星是在宇宙大爆炸後4億年出現。今次發現意味着,「宇宙曙光」比原先假設早出現。

初代恆星大爆炸後1.8億年出現

大爆炸後,宇宙最初是一堆氫氣雲霧電漿,留下的宇宙微波背景輻射到現在仍殘留宇宙,天文學家可透過偵測這些輻射來理解宇宙年輕時發生的變化,「宇宙曙光」理論上亦會在宇宙微波背景留下印記。但偵測「宇宙曙光」的訊號實際上卻非常困難,要科學家花超過10年時間。專家偵測到訊號後花2年時間反覆核實,以確保訊號沒受到儀器影響或其他干擾。

美國亞利桑那州立大學天文學家鮑曼(Judd Bowman)稱,今次發現跟恆星剛誕生情况的預期吻合,有助了解宇宙初期的恆星形成。鮑曼指,宇宙早期的恆星跟現在的恆星不同,前者是由原始的氣體形成:「這些(早期恆星的)氣體幾乎全部是氫氣和氦氣。相反,後來的恆星則包含更多較重的元素,例如碳和氧。第一批出現的恆星相信質量很大、壽命短,外觀是藍色。」

暗物質或令早期宇宙冷卻

今次偵測令科學家感意外,那就是今次偵測到訊號較預測強1倍,專家推測可能氫氣吸收更多背景輻射,意味着宇宙早期比設想的冷得多,達 -270℃。天文學家提出假設,認為氫氣的能量可能遭暗物質吸收。暗物質雖然佔宇宙物質的85%,但科學家對其了解甚少,其存在一直只能間接由重力效應推論,若此假設獲證實,則意味着有另一途徑研究暗物質。

專家:發現值兩個諾貝爾獎

哈佛大學理論天體物理學家洛布(Avi Loeb)稱,今次發現可能值得拿兩個諾貝爾獎——一個是發現宇宙曙光,另一個則是增加對暗物質的理解。但今次研究仍需要有其他學者的研究得到相同結果作出進一步核實。(綜合報道)

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