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暗物質提供線索，看得見最古老宇宙
偷看137億歲的宇宙在嬰兒時期長什麼樣子，有祕訣嗎?天文研究人員發現，光波的漣漪起伏藏有關鍵證據。用什麼方法可以取得這些證據呢?藉助那些瀰漫在天空中的氫原子21公分譜線應該可行!看清楚我們銀河系裡的21公分譜線和遙遠古早的那些光源間存有哪些差異，將會幫助我們更了解宇宙初始時的樣貌。 Nature最近所刊載的一篇研究表示，當研究員知道了「在早期宇宙中暗物質移動速度比普通物質更快」這個道理時，其實就是找到了一個可以用來了解宇宙的很特別的線索，因為它可以用來「放大」那些位在遙遠宇宙的光波訊號。
透過這些放大鏡的運用，究竟可以看得到多遠的宇宙呢？按比例，可以看得到大約宇宙現今年齡的1%時。（以137億年來算，大約是距今135.6億年的時候，相當於宇宙在1.4億歲時的樣子），這個團隊是在2012年6月一場主題為伽瑪射線爆的國際會議中，首度發表了他們用電腦模擬三維立體氫原子譜線移動的最新結果。
目前記錄中，天文學家能觀測得到的最遙遠的星系是：UDFy-38135539，哈柏太空望遠鏡在可見光波段中看到了這個影像。觀測的時間是在2010年，而我們也可以想像這一丁點微弱黯淡的星光是如何風塵僕僕地穿越了超過130億年以上的時空，等於是來自於宇宙只有7億歲時，直到如今才被我們看見。
先岔開話題說一下何謂紅位移，研究天文的人在想知道特定光源距離我們地球有多遠的時候，會使用「測量紅移值」的方式來得到答案。在這個不斷膨脹的宇宙中，光源物體的光也因宇宙的膨脹而被延展，經由測量紅移值，我們能得知延展程度是多或少，因此「紅移」也是個天文距離的單位。
回到前面說過的哈柏所觀測到的「最遠星系」的紀錄保持人 - UDFy-38135539，它的紅移值是8.55，這標示著它距離我們相當遙遠。不過這次最新的這個研究還顯示，我們應該有機會能看到「紅移值20」的恆星和星系。
可惜，即便新研究中所提出來的方法果然奏效，所謂「看到」仍將僅限於在統計上看到而已，並非真的在實際觀測上「看到」。換言之，我們並不真的能看到紅移值達到20那麼遠的恆星和星系;不過它意味著我們能以估計的方式去回答一些問題，譬如說：「在那麼早期的宇宙裡，有多少物體？它們的大小如何？」
雖然是間接估計，不是真的看到，不過另一方面來說，用這種新提出來的方式，卻能證實到哈柏望遠鏡所看不到、更遙遠、更小的天體的存在!譬如說，拿「銀河系暈」（halo）來當作一支比例尺的話，新理論認為我們應能看得到「超迷你」星系暈-其大小可能只有銀河系暈的百萬分之一!相對來說，哈柏望遠鏡能看到的，無非總是那些最大、最亮的星系。 （星系暈幾乎不發光，加上距離遙遠的因素，不難想像，這樣的觀測難度相當高!）
說到實際觀測，論文另一位共同作者Rennan Narkana表示，以他們正試圖要去辨識清楚的這些超迷你星系來說，放眼未來二十年，任何望遠鏡將完全達不到能把這些迷你星系個別看清楚的功力，再厲害的望遠鏡，也拿這些既遠又小的星系「完全沒輒」。
或許這也正是該研究團隊最近這個成果令大家感到最有意思的部份 – 它是間接方式偵測到「整個星系族」的，但卻能以非常清楚的證據向我們確認：那裡的確有這些星系存在。
我們知道，波長為21公分的電波是源自於氫原子內部的變化，而氫是宇宙中最豐富的元素，只要偵測21公分的電波就能告訴我們宇宙早期在重元素形成以前的樣子。
明瞭到原來「暗物質和普通物質在早期宇宙裡，速度是不同的」，這個神來之筆，是個相當關鍵的見解，它最早是在2010年就被提出來。
早期宇宙有一部分是受壓力波所形成，壓力波是一種在宇宙大霹靂後被創造出來的波。正如同聲波是空氣分子因聲音通過而移位，一樣的道理，壓力波在傳播和分佈普通物質時，也有一個規律的模式，這個規律，直到百億年後的現在，我們觀察時仍舊能看得到。
相對於普通物質，「暗物質」是不與普通物質發生交互作用的，它不受壓力波的任何影響 - 暗物質只會對重力有反應。
因此，在早期宇宙中暗物質和普通物質如果在分佈上發生改變，這種改變會出現在普通物質-也就是發射出21公分譜線的氫-有所改變的那些地方，同時它也能告訴我們氫密度高或低。
出現這種改變的波動有大有小，研究者假設，在全宇宙的天空中，訊號變化波動更大的地方應該會出現在我們近域宇宙以外，在這篇新論文中提出的看法是，受X射線輻射所加熱的宇宙早期時代，應該能讓這種統計上的波動更易於被偵測到。
「21公分宇宙學」這個領域現在正在起步加速階段，至少有4支團隊正在努力突破紅移值10的門檻。目前雖然沒有專門電波望遠鏡陣列可捕捉到21公分譜線的訊號，但已有設計建造的計畫正在進行中。（Lauren 譯）
註：什麼是紅位移?
[*] 「紅位移」一詞的典故：從較遙遠星體來的光線，在抵達地球時與它離開出發地時相比，看起來會更為偏紅一些
[*] 這種顏色的位移成因是來自於「都卜勒效應」，這種效應是用來說明移動的物體的光波會有伸展拉長或壓縮擠短的現象
[*] 在移動的警車汽笛聲就能發現都卜勒效應的作用：駛近中的警笛聲音聽起來音頻比較高，正在駛離的警笛聲則音頻較低
[*] 在光波的方面來說，駛近的物體看起來會比較藍，離去的物體看起來會比較紅
[*] 宇宙的膨脹持續在加速，較遙遠的物體離我們遠去的速度會比較近的物體更快（且這現象不僅只發生於該物體與地球之間，在所有天體與天體之間，宇宙裡的萬物彼此間，也都是相同的情形 – 彼此越來越遠）
[*] 在宇宙的距離上，位移會產生對顏色頗為重大的影響– 這個使波長被拉長的因素，稱為紅移
資料來源：轉載自中研院天文網, 2012.06.28, KLC
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事實上也看不到，這些顏色只是幫助理解，到底是什麼東西呢？相當好奇 看見超過130億年以上的星光是何感想?實在是很難想像! 這個圖像應用是宇宙的微波背景分析圖 暗物質到現在還沒能探測出來吧 聽都沒聽過耶 感覺好深澳又好新奇<br><br><br><br><br><div></div> 這個太深奧了
雖然沒法理解
但是又讓人覺得很神秘 宇宙內充滿各式各樣難以捉摸的現象..科學家也努力不懈的研究..佩服
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