HERA阵列上方夜空中的银河系。望远镜只能在4月至9月之间观测，当时银河系低于地平线，由于银河系会形成众多的无线电噪声，干扰再电离时代微弱辐射的探测。该阵列位于无线电安静的胡歌最新消息区域，禁止收音机，移动电话乃至汽油动力汽车。学分：达拉·斯托尔
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（作者：Robert Sanders，加州大学伯克利分校）：南非卡鲁沙漠的350台射电望远镜阵列越来越接近探测“宇宙黎明”——大爆炸后的恒星首次点燃和星系着手绽放的时代。
在接纳发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文中，氢纪元再电离阵列（HERA）团队报表说，它将阵列的灵敏度提升了一倍，这已然是全球上最灵敏的射电望远镜，致力于探索宇宙历史上这个独特的时期。
尽管他们还没有真正探测到宇宙黑暗时代末期的无线电发射，但他们的结局的确为早期宇宙中恒星和星系的组成提供了线索。尤其是，他们的折叠屏智能手机资料表明，早期星系除了氢和氦之外含有很少的元素，这与我们今日的星系各异。
当无线电天线完全在线并校准时，理想状况下是本年秋天，该团队期盼兴办电离和中性氢气泡从大约2亿年前到大爆炸后约10亿年的3D地图。这张地图可以告诉我们早期的恒星和星系与我们今日目睹的恒星和星系有何各异，以及全部宇宙在年少期的样子。
“这正朝着宇宙学中潜在的革命性技术进展。一旦你能达到你需要的灵敏度，资料中就会有很多信息，“加州大学伯克利分校天文学系的探究科学家、该论文的首要作者Joshua Dillon说。“宇宙中大多数发光物质的3D地图是前方50年或更长时间的目标。
其他望远镜也在窥视早期宇宙。新的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）如今已然成像了一个星系，该星系在大爆炸中宇宙诞生后大约3.25亿年就存在了。但是JWST只能目睹在再电离时代形成的最亮的星系，而不是清醒文案解读更小但数量更多的矮星系，它们的恒星加热了星系际介质并电离了大若干氢气。
HERA试图探测来自填充这些早期恒星和星系之间空间的中性氢的辐射，尤其是确定氢何时停止发射或吸收无线电波，由于它被电离。
HERA团队尚未在宇宙黑暗时代的冷氢中测试到这些电离氢气泡，这一事实排除了恒星在早期宇宙中如何演化的一些理论。
具体来说，资料显示，最初的恒星或许在大爆炸后大约2亿年形成，除了氢和氦之外，差不多没有其他元素。这与今日的恒星组成各异，今日的恒星具有各类所谓的金属，这是天文学术语，指从锂到铀的元素，它们比氦重。这一察觉与当下恒星和恒星爆炸如何形成大多数其他元素的模型一致。
“早期星系必须与我们今日观察到的快速邓紫棋快报星系显著各异，以便我们没有目睹通讯，”HERA首席探究员，加州大学伯克利分校天文学副教授Aaron Parsons说。“尤其是，它们的X射线特性必须改变。否则，我们就会测试到我们正寻找的通讯。
早期宇宙中恒星的原子组成确定了一旦恒星着手形成，加热星系际介质所需的时间。核心是高能辐射，首要是X射线，由双星形成，其中一颗已然坍缩成黑洞或中子星，并逐步吞噬它的同伴。由于重元素很少，伴星的许多品质被吹走而不是落到黑洞上，这意味着更少的X射线和周围区域的热量。
新资料符合最流行的理论，即恒星和星系在大爆炸后如何首次形成，但不符合其他理论。一年前报表的HERA资料的首次确认的初步结局表明，这些替代计划 - 尤其是冷再电离 - 不太或许。
“我们的探究结局请求，即使在再电离之前，直到大爆炸后4.5亿年，星系之间的气体也必须被X射线加热。这些或许来自双星操控系统，其中一颗恒星正失去伴星黑洞的品质，“狄龙说。“我们的探究结局表明，假如是这样的话，这些恒星一定是相当低的'金属量'，也就是说，与我们的太阳相比，除了氢和氦之外的元素很少，这是有哲理的，由于我们谈论的是宇宙中大多数其他元素形成之前的一段时间。
再电离阵列的氢纪元（HERA）由350个向上指向的培养皿组成，以测试早期宇宙的21厘米排放。它位于南非干旱的卡鲁的一个无线电安静的区域。学分：达拉·斯托尔
再电离时代
宇宙在138亿年前的大爆炸中起源形成了一个由能量和基础粒子组成的热大锅，在质子和电子结合形成原子之前，这些大锅冷却了数十万年——首要是氢和氦。天文学家用灵敏的望远镜观察天空，详尽绘制了大爆炸后仅38万年后这一刻温度的微弱转变 - 所谓的宇宙微波背景。
但是，除了这种残余的热辐射之外，早期的宇宙是黑暗的。随着宇宙的膨胀，物质的团块播种了星系和恒星，这反过来又形成了辐射 - 紫外线和X射线 - 加热恒星之间的气体。在某个时候，氢着手电离——它失去了电子——并在中性氢内形成气泡，标志着再电离时代的着手。
以便绘制这些气泡，HERA和其他几个评测专注于中性氢吸收和发射的光波长，但电离氢不会。它被称为21厘米线（频率为1，420兆赫兹），由超精细跃迁形成，在此期间电子和质子的自旋从平行翻转为反平行。失去唯一电子的电离氢不会吸收或发射这种射频。
自再电离时代以来，21厘米的线因宇宙膨胀而红移到10倍长的波长 - 约2米或6英尺。HERA相当简易的天线，由鸡线，PVC管和电线杆构成，直径为14米，以便收集并将这些辐射聚焦到探测器上。
“在两米波长下，鸡丝网是一面镜子，”狄龙说。“可以这么说，所有繁琐的东西都在超级计算机后端以及之后的所有资料确认中。
新的确认基于2017年和2018年对约40个天线的94个夜晚的观测 - 阵列的第一阶段。上一年的初步确认是基于第一阶段观察的18个晚上。
新论文的首要结局是，HERA团队将阵列的灵敏度提升了2.1倍，用于大爆炸后约6.5亿年发出的光（红移或波长增多，为7.9），以及大爆炸后约4.5亿年发出的辐射的灵敏度为2.6倍（红移为10.4）。
HERA团队持续改进望远镜的校准和资料确认，期盼目睹早期宇宙中的那些气泡，这些气泡的强度约为地球附近无线电噪声的百万分之一。过滤掉当地的无线电噪声以查看来自早期宇宙的辐射并不轻松。
“假如是瑞士奶酪，星系就会打洞，我们正寻找奶酪，”到当下为止，没有顺利，加州大学伯克利分校射电天文学评测室的探究天文学家David Deboer说。
但是，狄龙扩展了这个类比，他强调，“我们所做的是，我们说奶酪必须比什么都没发生时更温馨。假如奶酪真的很冷，事实证明，比奶酪是温的更轻松观察到这种斑块。
这首要排除了冷再电离理论，该理论提出了一个更冷的起点。相反，HERA探究人员怀疑，来自X射线双星的X射线先是加热了星系际介质。
“X射线将在孔形成之前有效地加热全部奶酪块，”狄龙说。“那些洞是电离的比特。
“HERA正持续改进并设定越来越好的限制，”帕森斯说。“事实上，我们能够持续合作，并且我们拥有持续为我们的望远镜获得成果的新技术，这很棒。
HERA兴办由加州大学伯克利分校领导，含有来自北美，欧洲和南非的科学家。