科学者は、最初の星が形成されるという長い間求められていた証拠を発見します

宇宙の最初の星の芸術家の描写。

FMラジオ帯域全体をスイープするとき、常に音楽が聞こえるとは限りません。ほとんどの場合、静的な音が聞こえます。この周囲のノイズの多くは、実際には天の川全体からの文字化けした信号です。おそらく地球上で最も感度の高いFM受信機をお持ちの場合は、音量の最も小さな落ち込みを拾うかもしれません。それは、私たちの銀河からではなく、宇宙で最も初期の星から来る信号です。

アリゾナ州立大学とMITの科学者チームは本日、ビッグバンからわずか1億年後に形成された星からの長い予測の電波信号の最初の観測を報告しています。それは最初の証拠に過ぎず、さらなる狩猟はそれが何を意味するかについての私たちの解釈を変えるかもしれません。しかし、それは初期の宇宙の物語を語るために重要な意味を持つかもしれない重要なステップです。

アリゾナ州立大学の研究の筆頭著者であるJuddBowman氏は、ギズモードに次のように述べています。「信号が弱いと非常に難しい測定であり、誰もがそれを見たと主張するのはこれが初めてです。」

観測は基本的に、FM帯域の最も低い部分から来る周囲の電波の振幅のほんのわずかな落ち込みです。その落ち込みには多くの意味があります。

最も一般的な元素であり、星の構成要素である水素からの電波の特徴が宇宙に浸透しています。水素は、電子と陽子の2つの粒子で構成され、それぞれに「スピン」と呼ばれる特性があり、その値は「上」または「下」になります。スピンが同じである場合、原子は反対の場合よりもわずかに多くのエネルギーを持っています。したがって、電子スピンが平行から反平行に反転すると、原子は約1.4GHzの周波数で光のブリップを放出します。それらの光の波は、宇宙の膨張のために、宇宙を通って私たちに伝わるときに引き伸ばされます。時間を振り返ると、光はより引き伸ばされます。つまり、古い水素は新しい水素よりも長い波長を放出します。

この常に存在する信号の変化と変動を観察することで、宇宙の初期、特に現代の望遠鏡ではほとんど見えないビッグバン後の最初の数億年に何が起こっていたかについての新しい洞察を明らかにすることができます。これらの地域では、水素シグネチャが50MHzと100MHzの周波数に拡張されています。これは、FM帯域の88 MHz〜101MHzを主に含む無線帯域です。研究者たちは、78MHzを中心に、オーストラリアの電波アンテナを使用して、これらの波の振幅がわずかに低下していることを発見しました。

西オーストラリアのCSIROマーチソン電波天文台でのEDGES実験。

この落ち込みは、最も初期の星形成によって完全に説明されたでしょう。この時代には、たくさんの周囲の水素ガスが星に集まり始めていました。これらの星は、水素を励起するエネルギーである紫外線を放出していたでしょう。この励起された水素ガスは、ビッグバンから38万年後の周囲光を吸収します。この落ち込みは、ビッグバンから約1億年から2億年後の、あらゆる方向からの吸収を表しています。

ボーマンのチームは、信号を解釈するのに十分なほど宇宙の電波放射を理解していることを確認したかったのです。「私たちは、思いついた代替の可能性を排除する多くのタスクを経験しました」と彼は言いました。Natureに本日発表された論文によると基本的に、他のすべてを除外するまで、信号はノイズであると想定していました

そして、発見は本当に大きな問題です。振幅の低下は予想の2倍であり、暗黒物質のヒントです 。詳細については、こちらご覧ください。「基本的に、検出が正しければ、2つのノーベル賞の価値があります」と、この研究に関与していなかったハーバード大学の天体物理学者アビ・ローブはギズモードに語った。「1つは宇宙が1億年前からの水素の最初の検出用で、もう1つは新しい物理学の検出用です。」

しかし、ローブは私に警告を与えました—これは単一の実験からの単一の検出です。ヒッグス粒子や重力波のような巨大な科学的発見は、発見を確認するために同じデータを独立して調べた2つの異なる実験を行いました。これまでのところ、この落ち込みを発見した実験は1つだけですが、世界中の他の人がそれを確認しようとしています。

しかし、それが成り立つならば、この発見は、科学者がこの古代の水素を分析し、さらにはマッピングすることができる、まったく新しい天文学の分野を潜在的に開いたかもしれません。

「これが重要なマイルストーンであり、将来の生産的な道の第一歩であることを願っています」とBowman氏は述べています。その道のりは長くなるだろうが、「それは私たちの多くが待ち望んでいた」と彼は語った。

[自然]

訂正:ある時点で、作家は「アリゾナ州立大学」ではなく「アリゾナ大学」と言っていました。修正されました、ごめんなさい。

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