来自“第一批恒星”的主要信号可能根本不来自太空

一项新的研究发现，被解释为照亮宇宙的第一束光的信号可能不是来自宇宙的遥远之处。事实上，它甚至可能不是来自太空。

然而，这个新发现远非问题，它可能只是让宇宙变得正确。该信号在2018年的两篇论文中进行了描述，具有一些意想不到的特征，这些特征在当前的天体物理学下难以解释。

如果信号不是来自早期黑暗中闪耀的第一颗恒星的光，被称为“宇宙黎明”，我们不需要设计新的天体物理学来解释它。

“我们报告了对55-85 MHz频段射电天空频谱的辐射计测量，这表明Bowman等人在检测全球再电离特征时代（EDGES）低频段仪器的实验数据中发现的剖面不是天体物理起源的;他们最合适的轮廓以95.3%的置信度被拒绝，“由印度拉曼研究所的Saurabh Singh领导的天文学家团队写道。

“我们的未探测证实了早期的担忧，并表明鲍曼等人发现的轮廓不是新天体物理学或非标准宇宙学的证据。

宇宙黎明是我们宇宙历史上一个重要且长期寻求的时期。它涵盖了大爆炸后大约5000万年到大约10亿年的时期。我们的宇宙并不总是像今天这样;在恒星出现之前，它充满了电离气体的炽热浑浊雾。光无法在这雾中自由传播;它只是散射出自由电子。

一旦宇宙冷却得足够好，质子和电子就开始重新组合成中性氢原子。这意味着光最终可以在太空中传播。随着第一批恒星和星系开始形成，在大爆炸后大约1.5亿年，它们的紫外线逐渐使整个宇宙中无处不在的中性氢重新电离，使整个电磁辐射光谱自由流动。

在大爆炸后大约10亿年，宇宙完全再电离;然而，在这10亿年之前，我们无法通过目前的实验真正看到，这使得再电离过程难以理解。如果我们能探测到来自宇宙黎明的光，那将绝对改变游戏规则。

EDGES实验在低无线电频率中寻找这种信号，并得到了成功，但接收到的信号并不是天文学家所期望的。相反，振幅几乎是预测的两倍，这表明光通过的氢气比我们想象的要冷。

研究小组得出结论，在宇宙寿命的这个阶段，唯一可以将气体冷却到这种程度的是暗物质;反过来，暗物质的性质可能与我们的预测大不相同。

任何非凡的发现，尤其是可能需要新科学的发现，都绝对值得进一步研究，因此Singh和他的同事使用背景无线电频谱3（SARAS 3）辐射计的整形天线测量来查看他们是否可以验证信号。

2020年初，他们将SARAS 3漂浮在印度南部偏远的湖泊中间，并探测天空以寻找EDGES探测到的信号。

一旦数据被获取、处理和分析，辛格的团队发现没有发现任何信号。他们的仪器也没有复制EDGES数据中看到的无线电频谱失真。

“Bowman等人发现的剖面图在使用SARAS 3仪器对天空光谱进行的MCMC分析中没有检测到，”他们在论文中写道。

“此外，相关性分析表明，使用EDGES低频段仪器制作的光谱中存在的失真，用于推导最佳拟合轮廓并定义轮廓参数空间的边界，在SARAS 3光谱中不存在天空。这些事实表明，使用EDGES低频段仪器产生的天空光谱中存在的显着光谱失真是与该仪器相关的系统误差。

换句话说，Singh和他的团队认为，信号是由EDGES天线产生的错误，而不是从时空深处发出的信号。他们补充说，SARAS 3数据的灵敏度排除了该信号的宇宙学起源。哎哟。

一般来说，当发现一些非常奇怪的东西时，证据本身也需要非同寻常。然而，为了非常确定信号是否存在，以及它是什么，应该使用不同的仪器进行更多的观察。

“我们得出的结论是，”辛格和他的团队写道，“继续观测部署在此类环境中的传感器，例如地球上偏远地区大型水体上的SARAS 3单锥体或月球背面轨道上的太空任务，将提供不受系统学影响的数据，并导致发现来自宇宙黎明的真正红移21厘米信号。