第一批恒星的 年龄被缩短了逾1亿年，但宇宙最初十亿年究竟发生了什么，仍然是个问题。 本月早些时候，欧洲航天局普朗克任务团队宣布，第一批恒星形成于大爆炸之后约
5.6亿年 。 这比此前的估计晚了约1.4亿年。这一结果颇有意义，因为它有助于我们了解大爆炸之后恒星和星系等结构如何形成并演化。 普朗克团队研究的是宇宙微波背景（CMB
），即大爆炸后遗留下来的辐射；大爆炸是我们宇宙的起源。宇宙微波背景可追溯到大爆炸后仅约38万年时发生的事件。
自约50年前发现宇宙微波背景以来，天体物理学家一直在分析它，以更好地了解我们宇宙的早期演化，准确测量宇宙的年龄（约138亿年），并帮助我们认识到，物理定律无法恰当地描述我们所处宇宙中约95%的部分。
大爆炸后不久，几乎所有产生的普通物质都呈质子和电子的形式；38万年后，它们结合成 氢 原子（每个原子由一个质子和一个电子结合而成）。氢是可能存在的最简单原子，也是构成宇宙中人类所能看见、触摸到的一切（普通物质）的基本构件。
普朗克的研究结果意味着，在最初的5.6亿年里，在引力作用下，这些氢气坍缩形成了恒星。 在恒星内部，氢原子结合形成氦、氧、氮、碳等元素。这些元素最终构成新的恒星、行星、海洋、DNA、铁矿床等等。对人类来说，这些东西相当有用。恒星确实是生命的引擎。 接下来发生了什么？
但目前我们对第一批恒星形成之后发生的事情知之甚少。把时间快进到宇宙形成后5亿年，我们知道那时星系正在形成，因为我们能看到其中一些星系，例如
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；它们位于哈勃太空望远镜等强大望远镜观测能力的极限。
再把时间快进数十亿年，宇宙看起来就与现在十分相似——此时距离大爆炸已过去138亿年。 那么，宇宙究竟如何从氢演变成恒星、星系，最终诞生生命？普朗克的发现为我们缩小了探索范围，并带来了令人振奋的结果：约5.6亿年前没有恒星；再过大约5亿年，宇宙开始显得有些熟悉。 然而，除了宇宙的未来之外，最初的十亿年仍是宇宙演化中最后一段尚未探索的重大时期。那么，我们该如何揭开宇宙早期这些神秘岁月的面纱？即使是哈勃这样的强大望远镜，也无法研究第一批恒星的形成，因为它们距离太远、亮度太暗，而且恒星只有在启动后才会发出可见光。
射电天文学掌握着探索早期宇宙的关键
令人欣慰的是，天文学家还有一套不同而强大的工具来破解这个难题。氢原子会发射波长
为21厘米的特定
无线电波（波长与手机使用的无线电波相近）。
早期宇宙中形成的氢产生了这些无线电波。当无线电波穿过
不断膨胀的宇宙
，一路传播到地球时，波长会从21厘米变为数米（与调频广播使用的波长相近）。 如果我们能“调谐接收”这些无线电波，就能观测大爆炸后1亿年、2亿年、5亿年乃至十亿年时，早期宇宙中的氢气正在发生什么。 我们可以观察氢气如何形成恒星、恒星如何分布、形成需要多长时间、产生多少能量，以及星系如何开始形成。
恒星点亮后，其辐射会分解周围的氢原子，在发射无线电波的气体中留下“瑞士奶酪”状的图案（见下图），供天文学家探测和分析。 澳大利亚的设施处于前沿如今，天文学家正迎接这一挑战，建造能够收集这些无线电波的大型望远镜，例如默奇森宽视场阵列（
MWA
）。
MWA位于西澳大利亚州
默奇森郡
腹地，远离人为无线电波干扰源（手机、微波炉、调频广播电台和汽车），在那里我们可以捕捉来自早期宇宙的微弱无线电低语。过去两年间，我们利用MWA收集了4拍字节的数据（相当于超过5700小时的全高清影片），并已用这些数据发表了50多篇科学论文。我们的数据存储在珀斯的
Pawsey 超级计算机中心；我们正利用数百万小时的超级计算机计算时间，仔细筛查数据，以寻找第一批恒星和星系形成的最初线索。 美国
、
荷兰 和 南非
的其他望远镜也在竞相首次探测到这些无线电信号。因此，揭开宇宙最初十亿年的奥秘是一项重大的科学殊荣。 不过，MWA只是填补普朗克如此清晰界定的空白所需的第一步。我们还需要一台规模大得多的射电望远镜，这正是平方公里阵列（SKA ）的用武之地。 MWA是一项耗资5000万澳元的科学与工程项目，是SKA的先导设施，具体而言是低频SKA的先导设施；低频SKA的规模将约为MWA的100倍。 SKA预计将在未来十年内某个时候启用，届时将详细填补最初十亿年的空白
，帮助我们了解宇宙如何从氢气演变到孕育出我们。MWA旨在为SKA照亮前路。对澳大利亚来说，好消息是，这座规模大得多的SKA设施将在西澳大利亚州与MWA同址建设，借鉴我们扎实而来之不易的经验，使澳大利亚的科学与工程跻身下一段激动人心、长达数十年的宇宙探索篇章的开篇。 本文由
The Conversation
合作发布。阅读 原文 。
文章的发表并不代表世界经济论坛认同其中的观点。
订阅我们的每周通讯 ，及时了解议程动态。作者：Steven Tingay，科廷大学射电天文学教授 图片：这张由NASA于2014年6月3日提供的资料照片，展示了以哈勃太空望远镜高级巡天相机和第三代广角相机在2003年至2012年间分别拍摄的影像合成而成的演化中宇宙。路透社/HUDF/NASA/经路透社提供分享：
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揭开宇宙最初十亿年的奥秘
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