几十年来，观察第一批恒星和星系的诞生一直是天文学家的目标。 它将解释宇宙的演化。
剑桥大学的团队创造了一种技术，使他们能够通过大爆炸后约 378,000 年覆盖宇宙的氢云看到和研究第一批恒星。 他们的方法是 REACH（宇宙氢分析无线电实验）实验的一部分，将提高射电望远镜观测的质量和可靠性，着眼于宇宙发展的这个新的关键时刻。
该论文的第一作者、剑桥卡文迪许实验室的 Eloy de Lera Acedo 博士说， “在第一颗恒星形成的时候，宇宙大部分是空的，主要由 加氢 和氦。 由于重力，元素最终因为重力而聚集在一起，并且条件适合核聚变，从而形成了第一颗恒星。 但它们周围环绕着所谓的中性氢云，它们吸收光线很好，因此很难直接探测或观察云层后面的光。”
“由于氢气的温度，实际结果需要新的物理学来解释，这应该比我们目前对宇宙的理解所允许的要低得多。 或者，背景辐射的无法解释的较高温度——通常被认为是众所周知的 宇宙微波背景 ——可能是原因。”
“如果我们能够确认在早期实验中发现的信号来自第一颗恒星，那么意义将是巨大的。”
天文学家研究了这条 21 厘米长的线，这是来自地球上氢的电磁辐射特征。 早期宇宙, 研究这个阶段 宇宙的演化，这通常被称为 宇宙黎明. 他们寻找一个无线电信号，将氢气的辐射与氢雾背后的辐射进行比较。
科学家创建的技术使用贝叶斯统计来识别存在望远镜干扰和一般天空噪声的宇宙信号，从而可以区分信号。 为此，需要来自不同领域的最先进的技术和技术。
他们使用模拟来模拟使用多个天线的真实观察，这提高了数据的可靠性——早期的观察依赖于单个天线。
德莱拉阿塞多说， “我们的方法联合分析来自多个天线的数据，并且比等效的当前仪器更宽的频带。 这种方法将为我们的贝叶斯数据分析提供必要的信息。”
“本质上，我们忘记了传统的设计策略，而是专注于设计适合我们计划分析数据的方式的望远镜——类似于逆向设计。 这可以帮助我们测量从宇宙黎明到再电离时代的事物 加氢 ，在 宇宙 被重新电离。”
该望远镜的建造目前正在南非的卡鲁无线电保护区完成，该地点因其优越的无线电观测天空条件而被选中。 它远离人为的无线电频率干扰，例如电视和调频广播信号。
南非斯泰伦博斯大学该项目的联合负责人 de Villiers 教授说： “虽然该仪器使用的天线技术相当简单，但恶劣和远程的部署环境，以及制造过程中要求的严格公差，使这项工作成为一个非常具有挑战性的项目。”
他补充说： “我们非常高兴看到该系统的性能有多好，并且完全有信心我们将进行这种难以捉摸的检测。”
杂志参考：
- E. de Lera Acedo 等人：“用于检测来自红移 z ≈ 21–7.5 的 28 厘米氢信号的 REACH 辐射计。” 自然天文学 （2022 年 XNUMX 月）。 DOI： 10.1038/s41550-022-01709-9
