宇宙大爆炸的时间胶囊！ - 中科大家长论坛

宇宙大爆炸的时间胶囊！
天文物理

科学家们预计在宇宙黑暗的沟渠中会遇到许多奇怪的东西：暗物质飓风、尖叫的星云和吞噬彼此的食人星系，这些在我们这个奇异的宇宙中都是司空见惯的。然而，有一件事是天文爱好者通常不希望看到的，那就是未开发的“房地产”。最近，在夏威夷休眠火山莫纳克亚(Mauna Kea volcano)的凯克天文台(W.M. Keck Observatory)工作的天文学家们第三次认为：

他们找到了一个巨大的星际气体云，在宇宙数十亿年的演化过程中，这个气体云似乎一直没有受到影响。根据即将发表在《皇家天文学会月刊》上的一项研究，这片名为LLS1723的云团没有发现任何比氢更重元素的可见踪迹。氢是已知最轻的元素，据信是宇宙大爆炸后不久就存在的第一种元素。

博科园-科学科普：该研究的主要作者、澳大利亚斯温伯恩理工大学的博士生弗雷德·罗伯特在一份声明中说：放眼望去，宇宙中的气体都被爆炸恒星产生的重元素所污染。但这片特殊的云似乎是原始的，即使在大爆炸15亿年之后也没有受到恒星污染。宇宙最初的恒星是由氢和氦单独形成，元素周期表上的其他元素都来自恒星内部的聚变反应，当这些恒星以超新星的形式爆炸时，它们就会分散到太空中。为什么宇宙中几乎所有其他地方的重元素都能释放出单一气体云，这仍然是个谜。但对于罗伯特和他的同事来说，“最令人信服”的解释是，这片云是宇宙最早的几分钟是一个罕见的时间胶囊，保存于远古的氢和氦原子形成宇宙第一颗恒星之前，以及之后我们今天所知道的元素周期表中的其他元素之前

寻找最空旷的地方
这个团队的发现标志着宇宙气体的第三个云被认为是完全没有被恒星物质污染(也就是说，每一种比氦重的元素)。2011年天文学家Michele Fumagalli及其同事利用凯克天文台(Keck Observatory)的山顶望远镜，发现了其中的前两个气体之谜。根据该团队随后发表在2011年《科学》(Science)上的论文，这两朵云可能是金属在星际空间流动的奇怪而不一致方式的结果，而且“可能只是冰山一角”，只不过是星系之间更大数量未污染空间的冰山一角。罗伯特和他的同事们对这些发现很感兴趣，并很快开始了一项有系统地探测宇宙中更多原始氢云迹象的任务。利用凯克天文台光学望远镜(世界上最强大的光学望远镜之一)

在这个星系形成模拟中，蓝色气体围绕橙色星系旋转。蓝色的线条中隐藏着原始氢气，没有数十亿年恒星爆炸释放出重元素的污染。夏威夷凯克天文台(W.M. Keck Observatory)的科学家们可能刚刚发现了这些宇宙大爆炸气态“化石”之一。图片：TNG Collaboration

研究小组瞄准了类星体——当尘埃和气体粒子以接近光速被吸入超大质量黑洞时形成的明亮物体。这个团队挑选了10个已知的类星体，这些类星体之前被证明隐藏在低金属尘云后面，就像福马加里和他的同事在2011年发现的那些。利用这些类星体作为宇宙背景光来照亮它们前面的气体阴影，研究人员研究了通过每个目标云发出的光的精确波长。他们发现只有一片云(LLS1723)除了氢之外没有任何元素的明显踪迹。很明显，像LLS1723这样的无金属云可能是完全原始的、星系间的气体——早期宇宙残存的遗迹，从未……被恒星碎片污染过。

这个团队的成功提供了进一步证据，证明宇宙中可能充满了与宇宙最初时刻相呼应的无金属空间——而现在，未来的研究人员已经有了一个经过验证的系统来搜寻和识别它们。这样的搜索可能是值得的，根据Robert和同事们的研究，像LLS1723这样的云是如何在没有重金属污染的环境下存活如此之久，这是一个需要进一步研究其附近宇宙邻居的问题。发现和研究其他纯氢空间也可能揭示宇宙最初恒星是如何从无金属环境中形成的新信息。矛盾的是，这是一个科学家只能通过发现大量的虚无来完成的故事。