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“宇宙黎明”如何破晓?第一批恒星是如何形成的?

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NASA/STScI

通过这种转变释放的白热辐射冷却并延伸到微波炉中达138亿年,为我们提供了今天我们能够发现的背景光。当宇宙微波背景辐射释放出来时,宇宙体积只有现在的百万分之一,温度高出几千度,几乎完全均匀,密度差小于十万分之一,所以这是不是一个明星可以幸福地存在的状态

黑暗时代

在宇宙微波背景辐射(CMB)发布数百万年后,宇宙处于一种奇怪的状态。连续的白热辐射,但随着宇宙继续其不可阻挡的膨胀,辐射迅速冷却下来。当然,暗物质也存在,它们本身也是活跃的。目前的中性气体,几乎完全是氢和氦,最终从抗辐射中释放出来,可以自由使用。它喜欢做的是尽可能地与自己保持联系。幸运的是,它不需要太多努力:在早期宇宙中,微观量子波动扩大到密度的微小差异,这些微小的密度差异不会影响更大的宇宙膨胀,但它们确实影响了中性。氢。

任何略大于平均值的区域(即使它只是一个很小的小部分)对邻居的引力稍微强一些。这种增强的引力促进了更多的气体添加,放大了重力阻力,鼓励更多的邻居等等。就像在家庭聚会上大声播放的音乐一样,在几百万年的时间里,诱惑更多狂欢者的警笛歌曲,财富变得更加富裕,穷人变得更穷。通过简单的重力,微小的密度差逐渐增大,形成第一大质量的材料并排空周围的材料。

宇宙的黎明曙光

在某处,最深的核层聚集在覆盖层上,达到临界温度和密度,迫使核以复杂的模式结合,在核聚变中点燃,并将原料转化为氦。这个激烈的过程也释放了一点能量,一瞬间,第一颗星诞生了。从大爆炸的前十分钟开始,核反应首次出现在我们的宇宙中。新的光源照亮宇宙,用辐射填充曾经空荡荡的空间。但我们不确定这一重大事件何时发生。观察这个时代是非常困难的。

首先,巨大的宇宙距离甚至阻止了最强大的望远镜观察第一束光。更糟糕的是,早期的宇宙几乎完全是中性的,并且中性气体在开始时没有发出太多光。只有经过几代星团的联合才能形成一个对这个重要时代有一点了解的星系。我们怀疑第一颗恒星是在宇宙形成的最初几亿年中形成的。不久之后,我们直接观察了星系的起源,活跃的星系核,甚至是星系。最后,最庞大的结构出现在宇宙中。在它们之前的某个时间,第一批恒星必须到达,但不要太早,因为婴儿宇宙的繁忙状态将阻止它们形成。

在地平线上

虽然即将出版的詹姆斯韦伯太空望远镜能够非常准确地定位早期星系,提供大量关于早期宇宙的数据,但望远镜的狭窄视野并不能提供这个时代的全貌。科学家希望一些最早的星系可能包含最早的恒星的遗骸甚至恒星本身的,但我们必须等待观察。揭开宇宙曙光的另一种方式是通过令人惊讶的中性氢的怪癖。当电子和质子的量子自旋随机翻转时,氢发射的辐射波长非常特殊。这种辐射使我们可以在今天的星系中绘制中性氢,但是到宇宙黎明的极端距离带来了完全不同的挑战。

麻烦的是,自从那个早已过去的时代以来,宇宙一直在膨胀,这导致所有星系间辐射延伸到更长的波长。今天,原始的中性氢信号具有大约2米的波长,将信号牢固地放置在无线电波段中。宇宙中的许多其他东西超新星,银河磁场,卫星同一频率的声音相当大,掩盖了早期宇宙的微弱信号。地球上有几个任务试图找到有趣的宇宙黎明信号,从当前不和谐的声音中挖掘出原始的低语,揭示了第一批恒星的诞生,但现在我们只能等待。

博科园 - 科学科普|文:PaulSutter/Space

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国庆节结束后,300个城市的销售收入被释放,房屋奴隶流下眼泪。

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也许在过去100年中研究宇宙的最大启示是,我们的家园将随着时间的推移而发展。这不仅仅是在微不足道的方面,例如恒星的运动,气体云的压缩,以及大规模恒星在灾难性爆炸中的死亡。不,在遥远的过去,整个宇宙不止一次地改变了它的基本特征,彻底改变了它的全部内部状态。例如:在朦胧,不清楚的过去,有一段时间没有明星。

黎明前

博科 - 科学普及:我们知道这个简单的事实,因为宇宙微波背景辐射(CMB)的存在,这是一种微弱而持久的辐射,使整个宇宙饱和。如果你遇到一个随机光子(一点光),很可能它来自宇宙微波背景辐射。光占宇宙中所有辐射的99.99%以上。这是从27万年前宇宙诞生后遗留下来的遗物,从热的旋转等离子体到中性汤(没有正电荷或负电荷)。

NASA/STScI

通过这种转变释放的白热辐射冷却并延伸到微波炉中达138亿年,为我们提供了今天我们能够发现的背景光。当宇宙微波背景辐射释放出来时,宇宙体积只有现在的百万分之一,温度高出几千度,几乎完全均匀,密度差小于十万分之一,所以这是不是一个明星可以幸福地存在的状态

黑暗时代

在宇宙微波背景辐射(CMB)发布数百万年后,宇宙处于一种奇怪的状态。连续的白热辐射,但随着宇宙继续其不可阻挡的膨胀,辐射迅速冷却下来。当然,暗物质也存在,它们本身也是活跃的。目前的中性气体,几乎完全是氢和氦,最终从抗辐射中释放出来,可以自由使用。它喜欢做的是尽可能地与自己保持联系。幸运的是,它不需要太多努力:在早期宇宙中,微观量子波动扩大到密度的微小差异,这些微小的密度差异不会影响更大的宇宙膨胀,但它们确实影响了中性。氢。

任何略大于平均值的区域(即使它只是一个很小的小部分)对邻居的引力稍微强一些。这种增强的引力促进了更多的气体添加,放大了重力阻力,鼓励更多的邻居等等。就像在家庭聚会上大声播放的音乐一样,在几百万年的时间里,诱惑更多狂欢者的警笛歌曲,财富变得更加富裕,穷人变得更穷。通过简单的重力,微小的密度差逐渐增大,形成第一大质量的材料并排空周围的材料。

宇宙的黎明曙光

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麻烦的是,自从那个早已过去的时代以来,宇宙一直在膨胀,这导致所有星系间辐射延伸到更长的波长。今天,原始的中性氢信号具有大约2米的波长,将信号牢固地放置在无线电波段中。宇宙中的许多其他东西超新星,银河磁场,卫星同一频率的声音相当大,掩盖了早期宇宙的微弱信号。地球上有几个任务试图找到有趣的宇宙黎明信号,从当前不和谐的声音中挖掘出原始的低语,揭示了第一批恒星的诞生,但现在我们只能等待。

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也许在过去100年中研究宇宙的最大启示是,我们的家园将随着时间的推移而发展。这不仅仅是在微不足道的方面,例如恒星的运动,气体云的压缩,以及大规模恒星在灾难性爆炸中的死亡。不,在遥远的过去,整个宇宙不止一次地改变了它的基本特征,彻底改变了它的全部内部状态。例如:在朦胧,不清楚的过去,有一段时间没有明星。

黎明前

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NASA/STScI

通过这种转变释放的白热辐射冷却并延伸到微波炉中达138亿年,为我们提供了今天我们能够发现的背景光。当宇宙微波背景辐射释放出来时,宇宙体积只有现在的百万分之一,温度高出几千度,几乎完全均匀,密度差小于十万分之一,所以这是不是一个明星可以幸福地存在的状态

黑暗时代

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虽然即将出版的詹姆斯韦伯太空望远镜能够非常准确地定位早期星系,提供大量关于早期宇宙的数据,但望远镜的狭窄视野并不能提供这个时代的全貌。科学家希望一些最早的星系可能包含最早的恒星的遗骸甚至恒星本身的,但我们必须等待观察。揭开宇宙曙光的另一种方式是通过令人惊讶的中性氢的怪癖。当电子和质子的量子自旋随机翻转时,氢发射的辐射波长非常特殊。这种辐射使我们可以在今天的星系中绘制中性氢,但是到宇宙黎明的极端距离带来了完全不同的挑战。

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任何略大于平均值的区域(即使它只是一个很小的小部分)对邻居的引力稍微强一些。这种增强的引力促进了更多的气体添加,放大了重力阻力,鼓励更多的邻居等等。就像在家庭聚会上大声播放的音乐一样,数百万年来,它作为一种诱惑更多狂欢者的警笛歌曲。富含气体变得更富,更贫穷变得更贫穷。通过简单的重力,微小的密度差逐渐增大,形成第一大质量的材料并排空周围的材料。

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首先,巨大的宇宙距离甚至阻止了最强大的望远镜观察第一束光。更糟糕的是,早期的宇宙几乎完全是中性的,并且中性气体在开始时没有发出太多光。只有经过几代星团的联合才能形成一个对这个重要时代有一点了解的星系。我们怀疑第一颗恒星是在宇宙形成的最初几亿年中形成的。不久之后,我们直接观察了星系的起源,活跃的星系核,甚至是星系。最后,最庞大的结构出现在宇宙中。在它们之前的某个时间,第一批恒星必须到达,但不要太早,因为婴儿宇宙的繁忙状态将阻止它们形成。

在地平线上

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麻烦的是,自从那个早已过去的时代以来,宇宙一直在膨胀,这导致所有星系间辐射延伸到更长的波长。今天,原始的中性氢信号具有大约2米的波长,将信号牢固地放置在无线电波段中。宇宙中的许多其他东西超新星,银河磁场,卫星同一频率的声音相当大,掩盖了早期宇宙的微弱信号。地球上有几个任务试图找到有趣的宇宙黎明信号,从当前不和谐的声音中挖掘出原始的低语,揭示了第一批恒星的诞生,但现在我们只能等待。

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