宇宙水云影揭示了早期宇宙的温度

有时，天文学家和天体物理学家在如此巨大、令人费解的尺度上工作——无论是在距离还是时间方面——以至于你不禁对他们不断提出的新发现感到震惊。

恰当的例子：宇宙最年轻阶段的温度检查，即大爆炸后仅 8.8 亿年，通过观察距离地球约 138 亿光年的冷水气体云投射的阴影成为可能。

这是迄今为止我们对宇宙温度的最早观察，科学家认为随着时间的推移它会随着膨胀和扩散而冷却，这是寻找膨胀背后最神秘力量的另一个真正有用的数据点：暗能量。

马克斯普朗克研究所的天文学家阿克塞尔韦斯说： “这个重要的里程碑不仅证实了比以前可能测量的更早的时期的预期冷却趋势，而且还可能对难以捉摸的暗能量的性质产生直接影响。 ”德国射电天文学（MPIfR）。

如何做到这一点的关键在于温度的对比。使用法国的NOEMA（北扩展毫米阵列）望远镜，天文学家将注意力集中在HFLS3星系上，该星系被称为星暴星系，因为它产生的新恒星数量异常多。

光从 HFLS3 到达我们需要很长时间，以至于我们看到它是因为它距离宇宙诞生不到 10 亿年。我们还看到的是我们和银河系之间的一大片水蒸气云，它比指示宇宙温度的宇宙微波背景辐射 (CMB) 还要冷。

较冷气体和 CMB 之间的温差产生了所谓的吸收线，通过研究这些线，可以确定 CMB 的温度。这是一个相当复杂的天体物理学，由 HFLS3 中新生恒星发出的红外光使之成为可能。

研究人员计算出 HFLS3 表示的时间段内的 CMB 介于 16.4 和 30.2 开尔文（-256.8 到 -243 C）之间，这与之前的 20 开尔文宇宙学模型预测相符。这是对我们建模的重要确认。

德国科隆大学的天体物理学家 Dominik Riechers 说： “除了冷却的证据外，这一发现还向我们表明，处于婴儿期的宇宙具有一些非常特殊的物理特征，而这些特征今天已不复存在。”

“相当早，大约在大爆炸后 15 亿年，宇宙微波背景已经太冷，无法观测到这种效应。因此，我们有一个独特的观测窗口，它只向一个非常年轻的宇宙开放。”

研究结果表明，先前对与膨胀相对应的温度下降速率的估计在正确的区域内。现在尝试进行这种读数是行不通的——CMB 太冷了，无法产生相同的温度对比。

当谈到暗能量时，人们认为这会推动宇宙的膨胀，但能够直接观察到它仍然超出了我们当前仪器的范围。然而，我们可以通过观察它的影响来了解更多关于它的信息——包括宇宙膨胀的速度和 CMB 温度的下降。

像往常一样，一项研究会引发许多其他研究。研究小组现在正在寻找可以应用相同技术的其他冷水云，目的是在大爆炸后的前 15 亿年内获得另一个读数。

“我们的团队已经通过研究其他星系的周围环境与 NOEMA 一起跟进这一点，”来自法国无线电天文学研究所 (IRAM) 的天文学家 Roberto Neri 说。

“随着对更大水云样本研究的预期精度提高，我们目前对宇宙膨胀的基本理解是否成立还有待观察。”