第一顆恆星在宇宙的出現也許比科學家原先預計的更早，最近的觀測成果已將第一顆恆星出現的時間提早到宇宙在大爆炸誕生後的2.5億年。在宇宙的最早期階段沒有產生原子結構更為複雜的氧原子，第一代恆星出現在氧元素形成之前，宇宙的氧元素通過恆星內部的核聚變機制產生，當這些恆星死亡之後，氧元素以恆星爆發的方式釋放到周圍的太空。一支天文團隊使用了ALMA望遠鏡，在一個早期的星系中發現了電離化的氧原子，星系MACS1149-JD1的出現可以追溯到宇宙大爆炸後的5億年，觀測的結果證明了第一代恆星的形成比之前認定的更早。
倫敦大學學院的天文團隊發現了更早恆星出現的依據，為了尋找在宇宙大爆炸之後最早恆星出現的證據，天文團隊使用了哈勃太空望遠鏡對星系MACS1149-JD1的紅外線觀測資料，使用斯皮策太空望遠鏡測量了星系的亮度，他們經過模擬和計算得出了結論：宇宙在誕生之後的2.5億年已經形成了第一批恆星。科學家長期以來感到困惑的一個問題是，什麼時候產生了宇宙的 “第一縷曙光”、或宇宙的“黎明”。當第一代星系發出輝映太空的閃耀時，我們的宇宙不再籠罩在極度漆黑的“夜幕”中，新的發現將會幫助研究人員進一步確定第一代恆星的形成時間。
倫敦大學學院的天文團隊進行了“大物理”的觀測，而美國航天航空局的科學家進行了“小物理”的實驗，他們在太空中創造了一個最冷的實驗地點，開展了一項量子物理學的實驗。冷原子實驗室被髮送到國際空間站。在地球上研究量子行為相當困難，通過移動特別的量子云團、或者“波色·愛因斯坦凝聚體”，使用激光將溫度降低到接近絕對零度，科學家能夠放大量子力學的效應，但是，波色·愛因斯坦凝聚態往往只能保持幾分之一秒的時間，地球引力的影響不可避免地干擾量子態的形成。航天航空局的科學家設想一種新的解決方案，在太空中尋找最冷的實驗地點，他們最近將一個冷原子實驗室，或者一個實驗盒安置在國際空間站，實驗的初衷是充分利用太空微重力和太空極低溫度的優勢，將冷原子凝聚態保持在一種更長時間的理想狀態。
通過使用激光和電磁場來降低原子的運動，直到這些被冷凍的原子處於幾乎靜止的狀態，波色·愛因斯坦凝聚態一旦形成，量子力學的特性將佔據主導地位，經典物理學的描述失去了效力，原子的行為更多地表現為波動性，而不是粒子性。在國際空間站微重力的艙體中，那些表現量子波動性的原子大致可以保持5到10秒的時間，儘管是一段很短的時間窗口，但是，這已經便於科學家的研究。經過對實驗數據的分析，科學家能夠更好地理解量子的行為，研究的成果能夠用於量子計算機的研製。在太空實驗室進行的檢驗還能夠幫助我們探測“無孔不入”的暗能量，它們是太空最廣泛分佈的能量形式。在太空進行的此類量子實驗將會產生長遠的影響。
科普編譯：2018-5-22
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telesc
NASA/JPL-Caltech
閱讀更多 金日談 的文章
