天文學家探測到來自最遙遠星系的無線電信號 _星系

顯示從不同距離的星系探測無線電波的插圖。（圖片來源：Swadha Pardesi）

被稱為“愛因斯坦十字架”的哈勃太空望遠鏡圖像顯示了來自遙遠類星體的光，因為它被附近的星系彎曲，充當引力透鏡。（圖片來源：NASA/ESA/STSci）
據(jù)美國太空網(wǎng)（作者：羅伯特·李）：探測到來自最遙遠星系的特殊無線電波長意味著天文學家可能已經(jīng)準備好研究最早的恒星是如何形成的。
天文學家已經(jīng)探測到來自最遙遠星系的無線電信號。
該信號是在稱為“21厘米線”或“氫線”的特殊且重要的波長下檢測到的，該波長由中性氫原子發(fā)射。印度的巨型米波射電望遠鏡從如此遙遠的星系探測到氫線 - 因此在宇宙中如此之早 - 可能意味著天文學家準備開始研究最早的恒星和星系的形成。
來自恒星形成星系SDSSJ0826 + 5630的信號是在我們138億年前的星系只有49億年的時候發(fā)出的。該信號使天文學家能夠測量星系的氣體含量，并發(fā)現(xiàn)它的質(zhì)量是早期星系可見恒星的兩倍。
星系在很寬的無線電波長范圍內(nèi)發(fā)射電磁輻射或光，但到目前為止，21厘米波長的無線電波只能從附近看到，因此是最近的星系源。
“這相當于回顧了88億年的時間， ”主要作者和麥吉爾大學物理系博士后宇宙學家Arnab Chakraborty在一份聲明中談到這一突破時說。“一個星系發(fā)出不同類型的無線電信號。到目前為止，只能從附近的星系捕獲這種特殊信號，將我們的知識限制在離地球更近的星系上。
從更遙遠的星系發(fā)現(xiàn)這些波長的困難是由于這樣一個事實，即當來自早期星系的電磁輻射傳播到地球很遠的距離時，宇宙的膨脹會拉伸其波長并導致其能量減少。這意味著地球上的望遠鏡需要自然的推動才能看到長波長，低能量的無線電波，如氫線信號。
然而，該團隊能夠使用一種現(xiàn)象進行破紀錄的探測，這種現(xiàn)象是廣義相對論的一部分，愛因斯坦的幾何引力理論于1915年首次提出。
引力是早期宇宙的窗口
廣義相對論認為，質(zhì)量扭曲時空的物體類似于放置在拉伸橡膠板上的球在中心將其壓重，就像在那個類比中一樣，質(zhì)量越大，曲率越極端。
這意味著像黑洞或星系這樣巨大的物體會導致時空的極端曲率，就像保齡球會導致類比中橡膠板的極端曲率一樣。
這種時空彎曲導致光彎曲，因為它經(jīng)過質(zhì)量巨大的物體。當質(zhì)量巨大的前景或透鏡物體位于觀察者和背景光源之間時，就會發(fā)生一種稱為引力透鏡的現(xiàn)象，導致來自背景物體的光彎曲并采取不同的路徑穿過和圍繞透鏡物體。這不僅可以使單個物體出現(xiàn)在天空中的多個點上，而且還可以具有放大這種光線的效果。
在SDSSJ0826+5630的情況下，無線電波信號被早期星系之間的另一個星系放大，作為透鏡體。“這有效地導致信號放大30倍，允許望遠鏡拾取它，”印度科學研究所物理系的共同作者和副教授Nirupam Roy說。
天文學家團隊認為，對來自這個早期星系的氫線信號的探測表明，在宇宙的早期時期觀測來自其他遙遠星系的無線電信號是可行的。
這反過來可能開辟一種使用長波長射電望遠鏡探測恒星和星系演化的新方法，以及早期宇宙如何演變成我們在當前時代看到的宇宙。
該團隊的研究在皇家天文學會月刊上發(fā)表的一篇論文中有詳細說明。
相關(guān)：揭開早期宇宙的秘密：天文學家捕捉到來自遙遠星系的無線電信號
據(jù)cnBeta：恒星是如何在遙遠的星系中形成的？長期以來，天文學家們一直試圖通過探測附近星系發(fā)出的無線電信號來回答這個問題。然而，星系離地球越遠，這些信號就越弱，使得目前的射電望遠鏡很難捕捉到。
現(xiàn)在，來自蒙特利爾和印度的研究人員從迄今為止最遙遠的星系中捕捉到了一個特定波長的無線電信號，被稱為21厘米線，使天文學家能夠窺探早期宇宙的秘密。在印度的巨型元波射電望遠鏡的幫助下，這是第一次在如此大的距離上探測到這種類型的無線電信號。
"一個星系會發(fā)出不同種類的無線電信號。直到現(xiàn)在，我們只可能從附近的星系中捕捉到這種特殊的信號，將我們的知識限制在那些離地球較近的星系中，"麥吉爾大學博士后研究員Arnab Chakraborty說，他由Matt Dobbs教授指導。
"但是多虧了一種自然發(fā)生的現(xiàn)象--引力透鏡的幫助，我們可以從破紀錄的距離捕捉到一個微弱的信號。這將有助于我們了解距離地球更遠的星系的構(gòu)成。"
研究人員首次能夠探測到來自一個被稱為SDSSJ0826+5630的遙遠的恒星形成星系的信號，并測量其氣體成分。研究人員觀察到這個特殊星系的氣體含量的原子質(zhì)量幾乎是我們可見的恒星質(zhì)量的兩倍。
研究小組檢測到的信號是從這個星系發(fā)出的，當時宇宙只有49億年的歷史，使研究人員能夠一窺早期宇宙的秘密。在麥吉爾大學物理系研究宇宙學的Chakraborty說："這相當于回看了88億年的時間。
"引力透鏡放大了來自遙遠物體的信號，幫助我們窺視早期宇宙。在這個特定的情況下，信號因目標和觀察者之間存在另一個大質(zhì)量物體，即另一個星系而發(fā)生彎曲。"共同作者、印度科學研究所物理系副教授Nirupam Roy說："這有效地導致信號放大了30倍，使望遠鏡能夠接收到它。"
據(jù)研究人員稱，這些結(jié)果證明了用引力透鏡觀察類似情況下的遙遠星系的可行性。它還為用現(xiàn)有的低頻射電望遠鏡探測恒星和星系的宇宙演化提供了令人興奮的新機會。