流行的宇宙學(xué)模型假設(shè)宇宙自大爆炸以來(lái)已經(jīng)冷卻，并且仍在繼續(xù)冷卻。該模型還描述了冷卻過(guò)程應(yīng)該如何進(jìn)行，但到目前為止它只在宇宙相對(duì)較新的時(shí)代才被直接證實(shí)。這一發(fā)現(xiàn)不僅為宇宙背景溫度的發(fā)展樹(shù)立了一個(gè)非常早期的里程碑，而且還可能對(duì)神秘的暗能量產(chǎn)生影響。相關(guān)論文發(fā)表于2022年2月2日期刊《自然》。

科學(xué)家們利用位于法國(guó)阿爾卑斯山的北方擴(kuò)展毫米波陣列(NOEMA) 天文臺(tái)（北半球最強(qiáng)大的射電望遠(yuǎn)鏡）來(lái)觀測(cè)HFLS3，這是一個(gè)位于大爆炸后僅8.8 億年的巨大星系。年齡。他們發(fā)現(xiàn)了冷水氣體的“屏幕”，它在宇宙微波背景輻射上投下了陰影。陰影的出現(xiàn)是因?yàn)檩^冷的水在到達(dá)地球的途中吸收了較熱的微波輻射，而它的黑暗顯示了溫度的差異。由于水的溫度可以通過(guò)觀察到的恒星的其他特性來(lái)確定，因此這種差異表明了大爆炸留下的輻射溫度，當(dāng)時(shí)的溫度大約是當(dāng)今宇宙溫度的七倍。

主要作者、科隆大學(xué)天體物理研究所的多米尼克·里徹斯教授表示：“除了證明冷卻之外，這一發(fā)現(xiàn)還向我們表明，宇宙在其初始階段具有一些相當(dāng)具體的物理特征，但如今這些特征已不復(fù)存在?！痹缙冢创蟊ê蠹s15 億年，宇宙微波背景已經(jīng)太冷，無(wú)法觀察到這種效應(yīng)，”他繼續(xù)說(shuō)道?！八晕覀冇幸粋€(gè)獨(dú)特的觀察窗口，其中只有……。 “向一個(gè)非常年輕的宇宙開(kāi)放?！睋Q句話說(shuō)，如果今天存在一個(gè)與HFLS3 具有相同特性的星系，那么水云的陰影將無(wú)法被觀測(cè)到，因?yàn)樗璧臏囟葘?duì)比將不再存在。

波恩馬克斯普朗克射電天文學(xué)研究所的作者表示：“這一重要的里程碑不僅比以前可能測(cè)量的時(shí)間更早地證實(shí)了預(yù)期的冷卻趨勢(shì)，而且還可能對(duì)難以捉摸的暗能量的性質(zhì)產(chǎn)生直接影響?！?MPIfR 的合著者阿克塞爾·韋斯(Axel Weiss) 博士被認(rèn)為是過(guò)去數(shù)十億年宇宙加速膨脹的原因，但其特性仍然未知，因?yàn)槟壳翱捎玫脑O(shè)施和儀器無(wú)法直接觀察到它。然而，它的特性會(huì)影響宇宙膨脹的演化，從而影響宇宙時(shí)間的冷卻速度。

基于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，暗能量的性質(zhì)目前與愛(ài)因斯坦提出的“宇宙常數(shù)”保持一致。 “也就是說(shuō)，在膨脹的宇宙中，暗能量的密度不會(huì)改變，”韋斯解釋道。

在早期宇宙的一個(gè)星系中發(fā)現(xiàn)了這樣的冷水云，研究小組現(xiàn)在正在天空中尋找更多的冷水云。他們的目標(biāo)是繪制宇宙歷史前15 億年大爆炸回聲的冷卻圖。里徹斯說(shuō)：“這項(xiàng)新技術(shù)為宇宙的演化提供了重要的新見(jiàn)解，否則在如此早期階段很難對(duì)其進(jìn)行限制?！?

“我們的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過(guò)研究其他星系的周?chē)h(huán)境來(lái)跟蹤NOEMA，”合著者兼NOEMA 項(xiàng)目科學(xué)家Roberto Neri 博士說(shuō)。 “隨著對(duì)較大水云樣本的研究準(zhǔn)確性的預(yù)期提高，我們目前對(duì)宇宙膨脹的基本理解是否成立還有待觀察?！?