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a,宇宙模拟体积的二维切片(厚度为3 Mpc)的21 cm转换亮度温度T21(以毫克为单位),边长为384 Mpc(所有长度共同移动)我们认为z = 17(ν= 789 MHz),此模型(σ1= 8×10-20 cm2,暗物质粒子质量mχ= 03 GeV)达到其最大全球21 cm吸收深度-504 mK(大致匹配最多可能观测到的值5)这个天体物理模型是基于半数值模拟15(见方法)空间21厘米信号模式是由重组前的早期宇宙演化留下的重子 - 暗物质相对速度b,分布重子 - 暗物质相对速度(在假设绝热初始密度波动的同一模拟体积中),通过其有效值29 km s-1在1 + z = 1,010归一化Rennan Barkana,Nature,doi:101038 / nature25791一个团队o根据本周发表的一项研究,由亚利桑那州立大学的Judd Bowman教授领导的天文学家意外地发现了“暗物质”,这是外层空间最神秘的构件,同时试图通过无线电波信号探测宇宙中最早的恒星

在自然界中这些信号暗示暗物质的想法是基于本周由特拉维夫大学的Rennan Barkana教授发表的第二篇Nature论文,该论文表明该信号证明了早期宇宙中正常物质与暗物质之间的相互作用

对于Barkana教授来说,这一发现提供了暗物质存在的第一个直接证据,它由低质量粒子组成

这个信号由一个名为EDGES的新型射电望远镜记录,可追溯到大爆炸后的1.8亿年宇宙是什么由“暗物质是揭开宇宙构成之谜的关键”,TA天体物理系主任Barkana教授说

美国物理与天文学院“我们对构成地球,太阳和其他恒星的化学元素有很多了解,但宇宙中的大部分物质都是看不见的,被称为'暗物质'暗物质的存在从它强烈的引力推断,但我们不知道它是什么样的物质因此,暗物质仍然是物理学中最大的谜团之一“要解决它,我们必须及时回到天文学家能够及时看到它,因为它花了很长时间才能到达我们我们看到太阳就像八分钟前一样,而宇宙中极其遥远的第一颗恒星在地球上看起来像过去数十亿年一样“鲍曼教授及其同事报告了频率为78兆赫的无线电波信号观测到的剖面宽度与预期大致一致,但他们发现它的振幅(对应于更深的吸收)比预测的更大,表明原始气体Barkana教授认为气体通过氢与冷暗物质的相互作用而冷却全球平均21厘米亮度温度T21(以毫克为单位)以观察到的频率ν(以兆赫为单位)显示,具有相应的值在顶部显示的1 + z我们使用三个模型(实线)绘制了可能的21厘米信号的一些空间(参见方法讨论它们的形状),其中:σ1= 8×10-20 cm2和mx = 03 GeV(红色;大致匹配峰值吸收的最可能观察值5); σ1= 3×10-19 cm2,mχ= 2 GeV(绿色); σ1= 1×10-18 cm2和mx = 001 GeV(蓝色)这些模型假设的天体物理参数在方法中给出

在没有重子 - 暗物质散射的情况下相应的21-cm信号显示为短虚线曲线还显示用于比较(棕色长虚线)是未来暗年龄测量的标准预测,假设ν<33 MHz没有重子 - 暗物质散射(匹配该范围内的所有短虚线曲线)和最低全球21-每次红移时的cm信号,没有重子 - 暗物质散射,无论使用的天体物理参数如何(对于ν> 33 MHz)Rennan Barkana,Nature,doi:101038 / nature25791“调整到”早期宇宙“我意识到这个令人惊讶的信号表明存在两个演员:第一个恒星和暗物质,“巴卡纳教授说道

”宇宙中的第一批恒星打开了无线电信号,而暗物质则与奥迪相撞没关系并冷却下来 超冷材料自然地解释了强烈的无线电信号“物理学家预计任何这样的暗物质粒子会很重,但这一发现表明低质量粒子基于无线电信号,Barkana教授认为暗物质粒子并不重于几个质子质量“这种洞察力本身就有可能重新定位暗物质的搜索,”Barkana教授说,一旦在宇宙早期形成恒星,它们的光被预测穿透了原始氢气,改变了它的内部结构

这将导致氢气吸收来自宇宙微波背景的光子,在21厘米的特定波长,在无线电频谱中印上一个特征,今天在200兆赫以下的无线电频率下应该可以观察到这一点

观察结果与预测相符,除了意外的吸收深度Barkana教授预测,暗物质会产生一种非常特殊的无线电波模式,可以被检测到一大堆无线电天线世界上最大的射电望远镜SKA就是这样一个阵列,现在正在建设中“SKA的这种观察将证实第一批恒星确实显示了暗物质”,Barkana教授的出版物:Rennan Barkana,“第一颗恒星揭示的重子和暗物质粒子之间可能存在的相互作用”,Nature,第555卷,第71-74页(2018年3月1日)doi:101038 / nature25791来源:George Hunka,特拉维夫大学