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即将到来的数字电视转换有一个被遗忘的受害者:宇宙大爆炸。您可以在广播频道之间调整模拟电视,看到静电,其中一部分是来自早期炙热宇宙的剩余能量。这种静电被称为宇宙微波背景辐射,它在 20 世纪 60 年代的发现证明了宇宙大爆炸理论。但是在数字电视上,你能做的最好的就是看“生活大爆炸”了。
上周在美国天文学会会议上,天文学家宣布探测到来自天空的第二种无线电静电,虽然它可能不是来自与电视雪花一样古老的时代,但它可能探测到紧随其后的时期——当第一批恒星和黑洞开始发光时,同样神秘的时期。也就是说,如果信号被证明是真实的。
该团队由美国宇航局戈达德太空飞行中心的艾伦·科古特领导,他们使用一个名为ARCADE的无线电天线进行测量,该天线在 2006 年 7 月悬挂在德克萨斯州东部上空的高空气球上。在高于 10 吉赫兹的无线电频率下,无线电辐射与微波背景辐射相匹配,但在较低频率下,它要强数倍。这种过剩现象最早出现在 20 世纪 60 年代末,并由德国波恩的马克斯·普朗克射电天文学研究所的格林·哈斯拉姆于 1981 年绘制出来,但直到现在,很少有天文学家对此加以重视。“也许我们一直都应该认真对待它,”普林斯顿大学天体物理学家大卫·斯珀格尔说。
他们持怀疑态度的原因是,背景测量是出了名的棘手。根据定义,背景是在您考虑了所有已知事物后剩下的东西。天文学家测量来自天空的总辐射,并减去仪器本身、我们自己的星球和文明以及已知天体产生的辐射。
任何平衡过支票簿的人都知道,减法运算必须以最高的精度完成,否则您可能会错误地认为自己有一些剩余的光(或现金)。随着数据变得更加精确,许多背景辐射的“发现”都消失了,而那些幸存下来的发现则面临着证明自己的艰难过程。
“星系外背景辐射的测量总是很难获得,因为这种信号非常微弱,因此,它的探测在很大程度上取决于人们如何才能很好地去除污染源,”麻省理工学院的宇宙背景观测专家安杰莉卡·德·奥利维拉-科斯塔说。
幸存的信号不仅包括微波背景,还包括另外三种在不同波长处达到峰值的信号:红外光、可见光和X射线。
ARCADE 对宇宙无线电背景的探测现在也必须经受考验。“这是一项艰难的测量,”宾夕法尼亚大学的天文学家马克·德夫林说,他做过类似的工作。“不幸的是,大多数可能出错的事情都可能导致过剩。”
他说,尽管该团队使用了创新的天线设计,并尽力校正了噪声,但仍可能发生错误。用于校准无线电接收器的设备在低频下精度较低,而假定的信号出现在低频下;天线的分辨率非常低,在天空中约为 12 度,这可能会在低频下产生虚假信号;并且该仪器仅采集了大约两个半小时的数据,并且仅覆盖了天空的一小部分。“我希望至少再做一次,”德夫林说。
另一位具有背景观测经验的天文学家,加州理工学院的贾德·鲍曼也同意:“作者进行了仔细的分析,但在早期阶段,仍有可能出现意想不到的影响。”
即使信号是真实的,哈佛大学的天体物理学家道格·芬克拜纳警告说,它可能不是一个真正的宇宙信号——也就是说,一个起源于遥远宇宙而不是我们自己的银河系的信号。他说,该团队使用高度理想化的模型减去了银河系对信号的贡献。这个模型中轻微的不忠可能会模仿星系外信号。银河系和星系外的过程都以相同的方式产生光——即通过电子围绕磁场线旋转——因此银河系的减法特别容易出错。“您正在减去两个在频率上几乎完全相同的东西,”芬克拜纳说。
如果信号是真实的,它可能来自哪里?科古特的团队推测,它可能是宇宙中最早形成的恒星(所谓的第三星族恒星)发出的光幕。这将解释为什么无线电背景与红外背景不匹配,如果无线电源像大多数天体一样,被灰尘包围的话。灰尘是在恒星中产生的,只有在它们消亡后才会散落在太空中,因此第一批恒星生活在无尘的环境中。但该团队承认,支持这一假设的证据很少。天文学家尚未进行计算以验证这些恒星是否确实可以解释这种辐射。
“人们对各种观测结果都引用第三星族来源,”太空望远镜科学研究所的天文学家迈克尔·豪泽说。“我认为那是妄下结论。”
另一个罪魁祸首可能是活动星系核 (AGN),它是由黑洞提供能量的强烈光源。科古特和他的同事认为,没有足够的 AGN 产生他们看到的信号。不过,其他人不愿排除这种可能性。
“他们正在从已知的 AGN 源进行推断,可能还有更多,”斯珀格尔说。红外、可见光和 X 射线背景被证明主要来自隐藏的 AGN 群体。
芬克拜纳推测,该来源可能是我们星系中暗物质释放的电子,或者是宇宙早期微波背景释放时伴随产生的无关辐射。无论答案是什么,天文学家显然都很享受探索一种全新的现象。
“这是一个引人入胜的观测结果,需要一些时间才能正确解读,”费城德雷塞尔大学的迈克尔·沃格利说。请继续关注,即使您拥有数字电视。