科學家利用水氣雲測到最早期宇宙溫度

有的時候科學家想到的探究宇宙的方法令人驚嘆。發表於《自然》（Nature）期刊的研究就是這樣的一項成果。科學家用一種新方法測到了宇宙早期的溫度，是至今為止科學家所探測到的最早期宇宙時間點的溫度。

這份研究通過來自距離地球130億光年一個星系的星光，及其前面不遠處一團水氣雲投下的陰影，測量出了宇宙誕生後僅8.8億年時間點的溫度——因為科學家認為宇宙大約在138.8億年前誕生。

宇宙微波背景（CMB）是關於宇宙誕生初期輻射的數據，也是天文學研究的重要基礎。過去幾十年來，很多科學家投入這個領域利用這套數據洞察宇宙誕生早期的各種特徵，宇宙初期的溫度就是其中一個重要的內容。因為科學家認為宇宙從大爆炸誕生後，不斷在膨脹，也不斷在降溫。

現在最主流的認知模型提出是暗能量在推動宇宙的膨脹。當然很多學者也提出質疑，宇宙中有很多現象用這套理論解釋不通。不管怎樣，對宇宙初期溫度的測量是進一步驗證、或反駁這些理論的重要依據。這份研究第一次想到了這個辦法測量宇宙早期輻射的溫度。

使用位於法國阿爾卑斯山的北方擴展毫米陣列（NOEMA）望遠鏡，科學家接收到了來自距離地球130億光年的星系HFLS3的星光。這意味著，這些光子是在距今130億年前從那裡發出的，也就是說我們現在看到的是那個星系距今130億年前的景象。

不僅如此，科學家還觀測到在這個星系前面不遠處、介於這個星系和地球之間的一團大型水氣雲。由於它的溫度比周圍宇宙射線的溫度低，所以它的阻擋使得地球望遠鏡收到的星光中出現陰影。這在物理學上叫做「吸收譜線」（absorption line），即某一波段的光被冷氣體吸收時在光譜中形成的暗譜線。

研究人員認為，這些陰影的黑暗度反映的是這團水氣雲與周圍環境射線的溫度差。他們通過觀測這個星系其它的特徵得到了這團水氣雲的溫度，結合溫度差的信息，他們測出了當時環境宇宙射線的溫度。

這份研究的測量認為，當時的宇宙微波背景溫度介於零下256.8～零下243攝氏度。這差不多相當於16.4～30.2開爾文，與標準宇宙模型理論估計的20開爾文基本相符。

有了這項積極的進展，研究組想找到其它時期的星系，用同樣的方法測量不同時期宇宙的溫度。這對研究宇宙的膨脹、暗能量理論具有重要意義。