中国科学家提出新方法揭示宇宙第一代星系与暗物质引起社会广泛关注天文学新闻动态
我国天文学家提出新方法，利用未来的平方公里阵列射电望远镜（SKA）同时揭示宇宙第一代星系和暗物质的性质。记者从中国科学院国家天文台获悉，北京时间2023年7月7日凌晨，这项理论研究发表在国际学术期刊《自然·天文》（Nature Astronomy）上。这项研究由中国科学院国家天文台徐怡冬副研究员、陈学雷研究员和东北大学张鑫教授共同通讯作者完成。
宇宙中第一代星系是如何形成的？它们如何照亮黑暗时代并迎来宇宙黎明？这些问题一直是科学界致力于解答的重大科学难题。中性氢的21厘米谱线为宇宙黎明与第一代星系提供了独一无二的探测手段，利用21厘米谱线探测宇宙黎明与再电离也是SKA最重要的科学目标之一。
此前，由于信号微弱且依赖于宇宙黎明时期射电亮源获取，多年来21厘米森林探测面临极大挑战。而这项工作深入研究了过去鲜有论及的21厘米森林探针，并提出了一种原创性的统计测量方案，使之不仅能够限制宇宙第一代星系的性质，还可以同时测量暗物质粒子的质量。
通过一维功率谱分析，将可以从统计上提取关键特征以区分温暗物质效应和加热效应引起的一维交叉功率谱测量显著提高了观测灵敏度，同时，一维功率谱使得信号尺度依赖性被显现出来。这使得21厘米森林变得切实可行，为揭开暗物质和第一代星系之谜提供了一种极有前景的新途径。