南非的荒漠里,64口大锅朝着同一片天,连听了96个小时。
它们听的不是声音,是氢原子发出的微弱电波。这一回,锅从噪声里捞出了一股来自约40亿光年外的氢信号。
宇宙深处氢信号示意图。
氢会自己报名字
氢原子天生会发一种电波,波长约21厘米。
相当于它在喊:我是氢,我在这儿。
21厘米有多长?跟一张A4纸的短边差不多。就这么微弱的一点电波,走了几十亿年才到地球。
宇宙在膨胀,这股电波会被一路拉长。拉长了多少,就能算出它出发于多少年前。
这次的信号分两批:一批走了约37亿年,另一批走了约48亿年。那时候的宇宙还不到100亿岁。
锅里的声音有多难捞
难就难在,氢的信号太弱了。
天上随便一颗明亮的射电星系,都比它扎眼得多。再加上手机信号、仪器自身的毛病,早就把它盖没了。
团队的思路是反着来的:不挨个数星系,把一大片天区里所有星系的氢信号叠在一起听。
这招有个学名,叫氢强度映射。分不清合唱队里每个人的声音,但整队的音量听得清。
叠出来,就能给宇宙画三维地图。为什么值得画?氢标到哪,普通物质就到哪,宇宙的大尺度结构就长在哪。
这次测到的结构,跨度有几百万光年,差不多是银河系到仙女座的距离。
MeerKAT 看到的那片天区,亮点都是比氢信号亮得多的射电源。
2018年的旧数据,翻出了新宝贝
这64口锅叫 MeerKAT,安在南非卡鲁的半沙漠里。那里人烟稀少,无线电环境安静,天生适合干这行。
更绝的是这批数据的来历。
它是2018年录的,那会儿 MeerKAT 这64口锅刚开工,观测目的也不是这个。
以前测这么远的氢,都得射电望远镜加光学望远镜联手,才测得稳。
这回单靠一台望远镜的数据,头一回直接捞到了。
论文第一作者保罗说,这说明这招正在变成趁手的宇宙学工具。
也说明望远镜的旧档案里,可能还埋着一堆没被翻出来的信号。
研究团队四人,来自曼彻斯特大学和西开普大学。
下一步,更大的一口锅
MeerKAT 是平方公里阵的先导望远镜。
平方公里阵是下一代射电望远镜网络,由南非和澳大利亚的台站一起组网。名字不是白叫的:所有天线的接收面积加起来,约有1平方公里。
以后看得更久、铺得更开,这张氢地图会越画越细。
顺带还能查一件事:暗物质是怎么给宇宙网搭骨架的。
回到开头那96个小时,锅确实没白听。
你觉得下一步,是该先翻望远镜的旧数据,还是赶紧建更大的新锅?
热门跟贴