大爆炸后一点八亿年的宇宙信号测得所谓宇宙的“黎明时期”

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宇宙最早期恒星艺术想象图

图片来源：《自然》网站

科技日报北京3月1日电（记者张梦然）英国《自然》杂志1日同时发表了两项天文学重要研究，科学家报告了一个来自宇宙早期（大爆炸后的1.8亿年）的信号，与天文学家预计的相差无几；对该信号的分析表明，在早期宇宙中正常物质和暗物质之间有相互作用。

所谓宇宙的“黎明时期”，也是迄今最早的恒星形成的阶段，监测这一时期信号的国际工作目前正在进行中。天文学家们预测，恒星在宇宙早期一旦形成，它们的紫外光便渗入原始氢气，改变氢原子中电子的激发态。该转化过程被称为中性氢21厘米谱线——这是射电天文观测到的第一条谱线，也是开创历史的重要谱线。

中性氢21厘米谱线被认为是分析星际中性氢原子分布、银河系和河外星系结构的最有力“武器”，它可使氢气吸收来自宇宙微波背景的光子，在无线电频谱中留下记号。科学家认为，该频谱应该可在今天低于200兆赫的无线电频率中观察到。

此次发表的第一项研究中，美国亚利桑那州立大学天文学家朱迪·鲍曼及其同事报告，在78兆赫监测到这样的一个信号。其来自大爆炸后1.8亿年间，最早恒星在此时出现。他们发现，本次观察到的频谱宽度与预计的基本一致，但是它的振幅更大，也就是吸收更深，这意味着原始气体比预想的更冷。

在另外一篇研究中，以色列特拉维夫大学雷南·巴克纳团队提出，气体是在氢气与更冷的暗物质相互作用中温度降低的。根据观察到的信号，研究人员称，暗物质粒子的质量应不超过几个质子质量。