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2022-03-19 20:41

4年过去了,一项新的实验没有发现“宇宙黎明”的迹象

当氢原子最初形成时,它们吸收然后以同样的速率释放出21厘米的辐射,这使得充满原始宇宙的氢气云实际上不可见。

然后是宇宙的黎明。来自第一批恒星的紫外线辐射激发了原子跃迁,使氢原子吸收的21厘米波比它们发射的要多。从地球上看,这种多余的吸收会表现为特定射电波长的亮度下降,这标志着恒星开启的时刻。

随着时间的推移,第一批恒星坍缩成黑洞。围绕这些黑洞旋转的炽热气体产生了x射线,这些x射线加热了整个宇宙的氢云,增加了21厘米的发射速率。我们会观察到,在比旧光稍短的射电波长下,亮度的上升。最终的结果是,在一个狭窄的射电波长范围内,亮度会下降,就像edge探测到的那样。

但观测到的波谷发生在波长4米左右,这与理论宇宙学家的预期不同:波谷的时间和形状都不一致,这表明第一批恒星开启的时间惊人地早,随后不久x射线就涌入了宇宙。更奇怪的是,下降幅度非常明显,这表明早期宇宙中的氢比理论模型预测的要冷,这可能是因为与充满宇宙的暗物质的奇特相互作用。

或者棱角倾斜有一个更普通的起源。

来自宇宙黎明时代的氢气21厘米的辐射到达地球,波长为几米,在调频广播和电视广播的范围内;这就是为什么EDGES在如此偏远的地方运作。更重要的是,这一信号会被来自我们银河系的比它亮数千倍的无线电辐射所淹没,并且由于穿过地球大气层的上层而被扭曲。

同样重要的是天线本身的微妙影响。无线电天线所处的环境可以轻微地改变夜空中它所敏感的区域。在这样一个精确的实验中,即使是几十米外表面的微弱反射也很重要。这种反射的效果在特定的无线电波波长会增强,导致天线的观测区域在不同波长上有微小的变化,因此可能在测量的亮度上也会有变化。

“边缘”小组确实在他们的数据中发现了这种波纹,而罪魁祸首,或许是合适的,是放置在天线周围的地面上30米宽的金属屏幕的边缘,以阻止地面本身的无线电发射。这些边缘的团队修正可能反映了在他们的分析中,但随着一些天文学家指出,如果修正甚至稍微偏离,结果可能是一个背景亮度下降在一个狭窄的波长范围和一个真正的宇宙黎明的信号。

SARAS团队采用了一种不同的天线设计方法,在所有波长上追求更均匀的灵敏度。SARAS论文的主要作者Saurabh Singh说:“整个设计理念就是保持光谱的平滑性。”天线——一个铝锥形支撑在一个泡沫塑料筏上——漂浮在一个平静的湖中央,以确保在任何水平方向上超过100米都不会有反射,帕森斯称这是“一个非常酷和创新的方法”。此外,水中的慢速光降低了湖底反射的效果,水的均匀密度使环境更容易建模。