南非射电望远镜直接探测到遥远宇宙的氢信号

南非射电天文台日前宣布，一个国际团队利用南非MeerKAT射电望远镜，直接探测到来自数十亿光年外中性氢气体的微弱射电信号，为绘制宇宙大尺度结构提供新的技术手段。

2025年9月24日在南非北开普省卡那封拍摄的南非MeerKAT射电望远镜天线阵列。新华社记者 王雷 摄

中性氢原子能发射一种波长21厘米的微弱射电信号。随着宇宙膨胀，该信号波长会被拉长，天文学家因此可以根据不同波长追踪宇宙不同历史时期的中性氢分布。

南非西开普大学和英国曼彻斯特大学研究人员采用“氢强度映射”方法，无需逐一探测单个星系，而是同时测量大量无法单独分辨的星系中性氢产生的综合信号，从而获得宇宙大尺度结构的信息。

研究团队利用MeerKAT的射电观测数据，在没有借助光谱巡天数据的情况下，直接提取出这一微弱信号。观测结果对应宇宙历史中的两个时期，信号红移分别约为0.32和0.44。这意味着这些辐射信号在到达地球之前已在宇宙中传播约40亿至50亿年。

中性氢是理解星系如何形成和演化的关键要素之一。研究人员说，长期以来，“氢强度映射”一直被视为高效绘制宇宙图谱的一种有前景的方法，但氢强度信号极其微弱，此前对该信号的可靠探测通常需要将射电观测与光谱巡天数据相结合。此次仅利用MeerKAT射电数据实现直接观测，表明该方法正在成为宇宙学研究的一种实用工具。

相关研究论文已发表在美国《天体物理学杂志通讯》上。