如果月球上也有射电望远镜的话...

周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏

周三 · 太空探索|周四 · 观测指南

周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 视频天象

翻译：张瀚之

校对：牧夫校对组

编排：陈宏宇

后台：朱宸宇

https://www.universetoday.com/164880/a-radio-telescope-on-the-moon-could-help-us-understand-the-first-50-million-years-of-the-universe/#google_vignette

种种迹象都表明，重启月球任务将是未来十年最大的航天趋势。事实上，多个航天机构和商业航天公司已经下了决心将宇航员送到月球，并准备建造月球上的基础设施。这其中就包括NASA，CSA和JAXA合作的阿尔忒弥斯大本营计划，月球门户以及中俄国际月球研究站（ILRS）合作项目。除了这些此外，一些机构正也正在探索在月球背面建造一个射电天文台的可能性。

月球上某一个环形山内的射电望远镜的理想图示

图片来源：NASA喷气推进实验室

其实多年来，天文学家们就希望可以建立这样一个天文台探索早期宇宙的黑暗时代（第一批恒星和星系形成之前，大爆炸后约5000万年）。虽然人们对月球射电天文台可以进行什么样的研究有很多猜想，但最近以色列的特拉维夫大学的一项研究预测了该天文台可以获得什么样的实际成果。

特拉维夫大学物理与天文学院的天体物理学教授Rennan Barkana和博士后研究员Rajesh Mondal是这项研究的主要负责人，他们的成果《利用黑暗时期的21厘米氢线信号对精确宇宙学研究的展望》已发表在《自然·天文学》杂志上。他们的研究表明测量到的射电信号可以用来测试标准宇宙学模型，并进一步确定宇宙的组成。

月球背面射电望远镜的假想图

图片来源：DALLE

宇宙的黑暗时代发生在宇宙大爆炸后大约130000至10亿年，而这段时间一直是人类对宇宙理解最少的一段时期，所以被起了这样的名字。而且，来自这个宇宙时期的光，由于红移只能在射电波段才可以被观察到。同时，这一时期光子的唯一来源是宇宙微波背景（CMB），或者被称为中性氢再电离引起的21厘米氢线。

但是，这些射电信号只能在没有大气干扰和其他射电源的太空中才能被研究。而其中一个这样的理想环境就是月球的背面了。在月球的另一边，射电天文台可以安全地免受太阳造成的射电干扰。不过可想而知，在月球背面建立一个观测站是重大挑战。Barkana教授在特拉维夫大学最近的一个采访中说到：

“NASA的韦伯太空望远镜最近发现了遥远的星系，我们接收到的是从宇宙大爆炸后约3亿年时星系发出的光。我们的这个新研究研究了一个更早、更神秘的时代：宇宙大爆炸仅5000万年后的宇宙黑暗时代。早期宇宙的条件与今天是截然不同的。”

“我们的这项新研究通过把当前的宇宙历史知识与各种射电观测数据相结合做了一个预测。具体来说，我们计算了由氢在不同时间的密度和温度决定的射电波强度，然后示范了如何分析这样的信号。”

宇宙膨胀示意图

（图片来源：NASA/WMAP团队）

对于希望在宇宙学领域做出突破的天文学家来说，宇宙黑暗时代提供了一个研究宇宙中第一批恒星和星系的机会。Barkana和Mondal认为，月球射电天文台可以测量射电信号，以确定早期宇宙的成分、宇宙的膨胀率（从而测试暗能量理论），还可能深入了解暗物质。这些都是宇宙学标准模型和冷暗物质（LCDM）模型的组成部分。

他们还发现，如果能有多个射电天线阵列，天文学家们还可以在大爆炸后不久准确地测量氢和氦的含量。因为氢推动了第一批恒星的形成，并且逐渐产生更重的元素、行星，并最终产生生命，所以这个数据会是无比重要的。最后，他们指出月球天线阵列也有可能测量出宇宙中微子的质量，一个在粒子物理标准模型之外发展物理学的关键参数。Barkana教授在采访中总结道：

“当科学家打开一个新的观测窗口时，通常会有很多令人惊讶的发现。通过月球观测，我们可能会发现暗物质的各种性质，暗物质是我们所知道的构成宇宙中大部分物质的神秘物质，但我们对其性质和性质知之甚少。如果有朝一日我们真的可以实现月球射电阵列建设的梦想，它们会照亮的宇宙黑暗时代，注定会给宇宙学的研究带来新的曙光。”

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

天王星和它的光环

谢谢阅读

牧夫天文｜

2024年爱牧夫星达精品天文年历(48页全彩色天文科普书)震撼上市啦！

详情请看今日推文第四条

夏探星野 | 澳大利亚自然与星空研学摄影团开始招募啦！

详情请看今日推文第三条