45亿年前,太阳系才刚出生,地球还在攒材料。那时候的宇宙正当年,造星星的速度是今天的2.5倍。
按常理,星生得快,烧得就狠,燃料该咔咔往下掉。可中国天眼把这本账量完,发现燃料压根没怎么少。
氢还剩七成,星却少了一多半
先说一个冷知识:按原子数算,宇宙里十个原子九个是氢。星星,就是拿氢当燃料烧出来的。
过去几十年,流行的解释是:星系把冷气体烧光了,才慢慢安静下来。要是这样,氢也该掉得差不多了。
中国天眼联合国际暗能量光谱仪,一共数了250万个星系。这些星系铺开,盖住了差不多三分之一的天区。
量出来的数很意外:45亿年前,中性氢的密度只有今天的1.4倍。翻译一下,氢只少了三成上下,星星却少了一多半。
一边掉得猛,一边掉得慢,这笔账对不上。
黑点是这次测到的数据,基本走平;蓝色虚线是过去预期的走势。
单个信号太弱,就把250万个叠一起
这个数不好量。氢会发出一种21厘米的射电信号,特别微弱。
星系一远,这点信号就淹在背景噪声里,单个根本听不出来。
团队用了个笨办法:按每个星系的距离,把信号一一对齐再叠加。250万个信号叠到一块,平均值就从噪声里浮出来了。
定位这250万个星系,靠的是国际暗能量光谱仪。它装在美国基特峰的梅奥尔望远镜上,专门给星系量距离、定位置。
听信号,靠的是中国天眼,单天线射电望远镜里最灵敏的一台。它2016年9月在贵州落成,到这个月刚好满十年。
位于贵州的中国天眼,口径500米。
DESI 安装在梅奥尔望远镜上,负责给星系定位测距。
氢还在,星为啥造不动
新问题来了:氢管够,星星为啥还是越来越少?答案卡在一步转化上。
星星不是从氢原子里直接长出来的。松散的氢得先挤成又稠又冷的分子云,才点得着火。
研究者的解释是,宇宙网给星系送气的力道在变弱,气体密度在降。挤的压力不够,氢变分子云的效率就一路往下掉。
打个比方,粮仓还是满的,磨坊却开工不足,面粉一天比一天少。
上海天文台研究员郭宏说,这正是这次研究的关键。宇宙供气减弱,氢挤不成分子云,能点火的种子气体不断变少。
这笔账,老猜想背不动了
过去几十年,大家默认星系变安静是因为没燃料。这次实测直接把这条老路排除了。
问题得换个问法:不是氢去哪了,是谁把转化环节卡住了。往后算星系的演化,这本新账都得重算一遍。
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