宇宙中最响亮的声音是什么？
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发布时间：2022-04-21 19:02
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时间：2023-09-23 16:29
在太空中，没有人能听到你的尖叫，但有了合适的设备，就有可能察觉到轰鸣声。科学家就是这么想的早在2006年就发现了当他们开始用一个固定在一个巨大气球上的复杂仪器在宇宙中寻找遥远的信号时。这台仪器能够从遥远恒星的热量中接收到无线电波，但那一年所发生的一切简直令人震惊。
当仪器从大约23英里（37公里）的高度聆听时，它接收到的信号比宇宙学家预期的要大6倍。因为它的声音太大，不可能是早期的恒星，而且远远大于来自遥远星系的综合射电强度，这个强大的信号引起了极大的困惑。即使在今天，科学家们仍然不知道是什么导致了这种情况。更重要的是，它可能会阻碍人们从在太阳系形成后的第一颗恒星中寻找信号的努力大爆炸 .
探测到神秘咆哮信号的仪器是宇宙学、天体物理学和漫反射发射绝对辐射计（ARCADE）这是美国宇航局为了扩大对宇宙微波背景谱在较低的频率。
该任务的科学目标-当拱廊高悬于上空地球大气层，不受我们星球的干扰-从第一代恒星中寻找热量，从大爆炸观察第一批恒星和星系的形成。它通过扫描7%的夜空中的无线电信号来实现这些目标，因为远距离的光线会随着距离的推移而失去能量而变成无线电波。
ARCADE能够进行“绝对校准的零级”测量，这意味着它是用真实的物理术语而不是相对术语来测量某物的实际亮度。与此形成对比的是，在这两个不同的天文望远镜观测点。通过观察所有的“光”并将其与黑体源进行比较，ARCADE能够看到许多暗光源的组合。就在那时，一个特定信号的强度变得明显，尽管持续了好几个月。
美国航天局的科学家戴尔菲克森说：“当我们看到测光表的值达到预期值的六倍时，我们会惊讶地看到这部电影，但实际上我们花了数年时间为气球飞行做准备，并在一个忙碌的夜晚采集数据。”然后，经过数月的数据分析，首先从信号中分离出仪器效应，然后从信号中分离出星系辐射。因此，这个惊喜在几个月后逐渐显露出来，“也就是说，影响仍然巨大。
从那时起，科学家们在寻找描述信号特性的同时，也在寻找辐射的来源。后者很快变得显而易见。
“这是一种来自四面八方的扩散信号，所以它不是由任何一个物体引起的，”阿尔·科古特说，他是阿卡德团队的负责人美国宇航局戈达德太空飞行中心在马里兰州的绿带。”信号也有一个频谱，或“颜色”，类似于我们自己的无线电发射银河系 ."
科学家们称这种信号为“无线电同步加速器背景”——背景是来自许多单独来源的辐射，并混合在一起形成漫射光。但由于“太空轰鸣”是由同步辐射引起的，同步辐射是由磁场中高能带电粒子发出的一种辐射，而且每一个辐射源都有相同的特征光谱，因此很难确定这种强烈信号的来源。
科古特说：“从20世纪60年代末就已经知道，来自遥远星系的组合射电应该形成一个来自四面八方的漫射背景。”关于空间的一切在电子邮件中。”太空轰鸣声与这个预期信号类似，但似乎没有超过6倍星系在遥远的宇宙中弥补差异，这可能指向一些新的和令人兴奋的东西作为源头。”
这个源头究竟是在银河系内部还是外部，目前仍在争论之中。
科古特说：“有很好的理由解释为什么它不可能来自银河系内部，也有很好的理由解释为什么它不能来自银河系之外。”。
它可能不是来自我们银河系内部的一个原因是，咆哮声似乎并没有遵循银河系射电辐射的空间分布。但没有人能肯定地说，这一信号并非来自离家较近的地方——只是说，它的聪明资金来自其他地方。
“我不能说，科学家们已经基本上排除了来自我们星系的射电同步加速器背景的可能性，”物理学助理教授杰克·辛格尔说，他最近主持了一个关于这一问题的研讨会然而，我想说，这种解释似乎不太可能。
“主要原因是它会使我们的星系完全不同于任何类似的星系螺旋星系据我们所知，它并没有展现出那种巨大的，球状的，射电的光环，它远远超出了银河系所需要的范围。还有其他的问题，比如说，这需要对我们的银河磁场模型进行彻底的重新思考。”
菲克森完全同意。“在其他的旋涡星系中，红外线和射电辐射之间有着密切的联系，即使在其他星系的一小部分区域也是如此，”他说因此，如果它来自我们银河系周围的光环，它会使银河系成为一个怪异的星系，而在其他大多数方面，它看起来像是一个‘正常’的螺旋星系。”
基于这些原因，专家认为信号主要来自河外。”它将使它成为目前天空中最有趣的光子背景，因为原粒子数完全未知。但是，由于宇宙如此之大，这并不能将范围缩小到那么小，这就是为什么科学家们一直在努力为信号源提出多种理论。
例如，美国物理学家大卫·布朗说，太空咆哮可能是“弦理论在经验上的第一次巨大成功”，弦理论是一个包含弦理论的广泛数学框架。“可能存在一种弗雷德金-沃夫拉姆自动机，它散布在众多的替代宇宙中，通过无休止地重复所有可能的物理事件来产生周期性的物理时间，”这个假设是，早期的宇宙有比今天更多的真实物质，可以解释强大的无线电信号。
但如果说得太远了，还有其他的理论可以让你深入研究。”射电天文学家观察了天空，发现了几种同步辐射源。
同步辐射很容易制造，他说你所需要的就是高能粒子和磁场，到处都是高能粒子，由超新星，恒星风，黑洞，甚至OB星“它们是光谱类型O或早期B型的炽热大质量恒星，”他说，“星系际空间似乎充满了非常热的气体，因此，如果星系际磁场足够强（比预测的强），它们可以产生平滑的同步辐射。”。
我们也知道同步辐射与恒星的产生有关。”菲克森说：“这也会产生红外辐射，因此两者有密切的相关性。”但也许第一批恒星产生同步辐射，在金属产生之前，它们并没有产生太多的红外线辐射。或许还有一些我们还没有想到的过程。”
那么这给我们留下了什么呢？”辛格尔说：“可能的来源包括扩散的大尺度机制，比如混乱的星系团合并，或者是一种全新的迄今为止未知的宇宙中无数的单个放射源。”但目前在这方面的任何事情都是高度投机的，已经提出的一些建议包括消灭暗物质是第一代恒星和许多其他恒星的超新星
一些科学家建议大星系团可能是其源头尽管ARCADE的仪器不太可能探测到其中任何一个的辐射。同样，也有可能信号是从最早的恒星探测到的，也可能是来自许多原本暗淡的射电星系，其累积效应正在被收集。如果他们之间的差距太小了，那么他们之间的差距就不太可能了。
辛格尔说：“当然，也有可能是ARCADE和迄今为止其他测量结果之间的误差重合，这些测量结果误判了射电同步加速器背景的水平。”这似乎不太可能，因为这些仪器测量的频率非常不同。”
不管信号是什么，在探测其他空间物体时也会引起问题。正如美国航天局在过去指出的，最早的恒星隐藏在太空咆哮的背后，这使得它们更难被发现。就好像宇宙是一只手在给予，另一只手在拿，但是发现如此不寻常的东西是非常令人兴奋的。当你排除了来自原始恒星和已知的放射源，比如银河系最外层光环中的气体的起源时，这是一个任何科学家都会津津乐道的谜团。
为了让科学家们最终解决这个长达13年的难题，迫切需要更多的研究和证据。从目前的情况来看，考虑到新技术的出现，再加上ARCADE精密的一套仪器，浸泡在500多加仑的超冷液氦中，使其更加灵敏，因此，让ARCADE重新投入使用，肯定不会有什么害处。
但也有一些新的项目正在兴起，这可能会有所帮助。”其中一个将使用300英尺（91米）的射电望远镜绿色银行“在西弗吉尼亚州，以更高的精度绘制无线电天空，”科古特说也许这会让我们对这个谜团有所了解。”
辛格尔当然希望如此。他正致力于绿色银行望远镜项目，利用世界上最大的透明孔径射电望远镜来测量背景的水平，而不是辅助目标。它将使用一个明确的，专门制造的，绝对校准的零级测量，在兆赫（兆赫）频率，那里的无线电天空是最亮的。（一兆赫等于一百万赫兹。）
辛格尔解释说：“目前，我所在的一个团队正在开发这种测量方法，他们利用将安装在望远镜上的定制仪器。在同步辐射频率的测量中，我们又称之为“测量频率的另一个极限”。
“这不是它的绝对水平，而是天空中各个地方的细微差别，”辛格尔说对于一些合作者，我正在尝试在荷兰使用低频阵列。这两个测量结果的一致性有助于确定射电同步加速器的背景是主要是银河系还是河外起源。除此之外，我认为我们可能需要一些尚未有人想到的辉煌的新起源假说。”
