宇宙发出的最古老信号

跟你说个事儿，保证让你大开眼界。

科学家们最近接收到了一个无线电信号。这信号从发出到现在，已经在宇宙里飘了大概四五十亿年。地球都还没出生的时候，它就已经上路了。

用什么接收的？南非的一台射电望远镜。

这信号打哪儿来的？氢。就是那种宇宙里最多、最简单的元素。它一直在发出微弱的无线电波，现在终于被我们探测到了。

这个发现可不只是听起来酷。它很可能彻底改变我们绘制宇宙地图的方式。

氢：宇宙的积木块

你可以把氢理解成宇宙的基本建材。

星星里有氢，气体云里有氢，星系之间的空间里也有氢。所以当天文学家追踪氢在天空中的分布时，他们其实是在追踪宇宙物质当初是怎么聚集在一起、最后形成星系和星系团的。

有意思的是：中性的氢会自然发射一种很特殊的无线电波，叫21厘米线。对，就是字面意思，波长21厘米长，大概八英寸。

这个信号早在1940年代就被预测存在了。想象一下，这就是氢在喊："我在这儿呢！"

但是呢，宇宙一直在膨胀，所以这个信号在传播过程中会被拉长。氢越远，信号被拉得越长。所以通过测量这个"拉伸程度"，天文学家相当于能做时间旅行——研究不同历史时期的氢。

MeerKAT：监听宇宙的耳朵

这次探测用的是MeerKAT。

这是建在南非卡罗沙漠里的64面射电天线阵列。可以把它理解为"平方公里阵列"（SKA）的预览版。等SKA建好，它就是世界上最大的射电望远镜了。

研究团队来自曼彻斯特大学和西开普大学。他们盯着天空中一小块区域看了大约96小时。

他们不是在看单个星系——那样做太慢了。他们是在听整个区域里数百万个星系发出的氢的"集体无线电辉光"。这个区域太远了，根本看不见单个星系。

结果，还真让他们找到了。两个信号，分别来自宇宙历史上两个不同时期，都跋涉了几十亿年才到达地球。

这事儿为什么重要

接下来的内容更带劲。

传统绘制宇宙结构图的方法，是找到单个星系，然后测量它们的位置。这活儿太耗时了——就像你想了解整片海洋，结果要一只一只数鱼。

氢强度测绘就不一样了。它不用一个个数星系，而是直接探测大片空间区域的集体无线电辉光。打个比方：与其费劲去听每个人说话，不如直接听人群的喧嚣。效率高多了，覆盖的范围也大得多。

真正的突破在哪？研究人员只用了射电望远镜的数据就完成了探测。以前，天文学家必须把射电观测和光学星系调查结合起来才能得到可靠结果。单靠MeerKAT就能做到？这就牛了。

值得庆祝的信号

这项研究的第一作者索拉布·保罗博士说，这是"一个非常令人兴奋的里程碑"。说实话，我觉得这说法太保守了。

探测这个信号，就像在飓风里听到一声耳语。它太微弱了，太容易被各种干扰淹没了——人类制造的无线电噪音、其他天文射电源，甚至望远镜自身的电子噪声。

另一位合作作者桑托斯教授解释说，提取这个信号需要极其细致的工作：摸清每一种可能的污染源，然后小心翼翼地过滤掉。

值得一提的是，他们用的数据其实是2018年采集的，那时候MeerKAT刚投入使用。看来还有一大堆老数据等着用这些技术去挖掘呢。

射电天文的未来

下一步会怎样？

首先是更多观测——时间更长，覆盖范围更大。这样天文学家就能更精确地绘制中性氢的地图，帮助我们理解星系是怎么形成、怎么演化的。

更大的想象空间在平方公里阵列天文台。MeerKAT只是前菜。等SKA上线，我们将有能力用氢信号前所未有的精度来绘制宇宙结构图。

曼彻斯特大学的劳拉·沃尔茨教授说得挺好：用本来不是为氢强度测绘设计的观测数据，居然能提取出这个信号，这说明MeerKAT的数据价值被大大低估了。它指向的是宇宙学的未来。

你为什么要关心这件事

我知道你可能在想："挺酷的，但跟我有什么关系？"

是这样的——了解宇宙的结构，能帮我们理解自己的位置。每一个星系、每一颗恒星、每一颗行星（包括地球），都是氢在几十亿年里慢慢聚拢形成的。绘制这个过程，相当于重建宇宙的起源故事。

而且，氢强度测绘这类技术，说不定能帮我们解开宇宙学最大的谜团——暗物质和暗能量。这些看不见摸不着的东西，塑造了一切，却死活难以直接研究。

所以下次你抬头看夜空的时候，记住：宇宙深处，有无数氢在唱着歌。而我们，终于学会了聆听。

来源： ScienceDaily