首次對“宇宙黎明”（宇宙第一批恆星在大爆炸後 1.8 億年出現）的驚人證據進行復制的重大嘗試，使情況變得更加撲朔迷離。
在射電天文學家報告發現宇宙黎明訊號四年後，射電天文學家 Ravi Subrahmanyan 及其合作者描述了他們如何在印度卡納塔克邦 Sharavati 河沿岸的水庫上漂浮一個天線，以尋找該訊號。“當我們尋找它時，我們沒有找到它，”在印度班加羅爾拉曼研究所領導這項工作的 Subrahmanyan 說。他團隊的研究結果今天發表在《自然·天文學》雜誌上。
英國劍橋大學的理論物理學家 Anastasia Fialkov 說，這些發現是“該領域非常重要的里程碑”。她和其他人一直不相信宇宙黎明訊號是真實的。她說，拉曼團隊的結果是首次對這一說法進行認真檢驗，但她認為這些結果還沒有能力完全排除它。
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首次探測
最初的結果在宇宙學界引起了轟動，因為它們是第一個聲稱發現了宇宙黎明訊號的。來自可觀測宇宙中最古老恆星的光必須傳播近 140 億年才能到達地球，因此它太微弱了，無法用普通望遠鏡直接觀測到。但是，射電天文學家一直在尋找間接效應，使用無線電波頻譜。來自第一批恆星的紫外線會導致星際氫（否則在大部分電磁頻譜中是透明的）對特定無線電波長略微不透明。
在 2018 年2，天文學家報告說，他們觀察到原始無線電頻譜出現下降，中心頻率約為 78 兆赫茲，該團隊認為這是宇宙黎明的證據。研究人員在澳大利亞內陸地區使用了一種咖啡桌形狀的儀器，稱為“探測全球再電離時期特徵實驗 (EDGES)”。
但是，EDGES 訊號似乎好得過分了。頻譜中的下降比宇宙學理論預測的更深更寬。為了解釋如此大的印記，理論物理學家提出了一系列奇異的機制，例如存在以前未知的基本粒子，其電荷比電子的電荷小几千倍。
許多其他研究人員提出了擔憂，強調了尋找宇宙黎明無線電訊號的難度。來自早期宇宙的無線電波被銀河系來源產生的嘈雜噪聲淹沒，這些噪聲要響亮數千倍。荷蘭格羅寧根大學的天體物理學家 Saleem Zaroubi 解釋說，在頻譜中尋找原始訊號，就相當於試圖從數公里外發現山頂上樹木的輪廓。
為了正確地減去銀河系頻譜，研究人員必須高精度地計算出他們的儀器及其周圍環境如何響應各種無線電波長，這也稱為實驗的系統誤差。例如，EDGES 團隊付出了巨大的努力來模擬西澳大利亞默奇森射電天文臺沙漠土壤造成的影響，並花了兩年時間反覆檢查資料，然後才釋出資料。但一些科學家仍然不相信。
新實驗
從那時起，許多競爭性實驗一直在嘗試交叉驗證 EDGES 的發現。為了避免人類活動（尤其是 FM 廣播電臺）造成的射頻干擾的混淆影響，各團隊一直在地球上一些最偏遠的地區架設天線。
Subrahmanyan 現在在澳大利亞珀斯的聯邦科學與工業研究組織 (CSIRO)，他採取了前所未有的水上方法。他和他的團隊前往印度的湖泊，漂浮他們儀器的連續版本，稱為“背景無線電頻譜的成形天線測量 (SARAS)”。SARAS 具有圓錐形，旨在使其對無線電波的響應易於計算，並且下面的水意味著該團隊不必處理地形的不確定結構和無線電特性。
“他們儀器設計中應用的巧妙性給我留下了深刻的印象，”馬薩諸塞州劍橋市哈佛-史密森天體物理學中心的射電天文學家林肯·格林希爾說。
SARAS 團隊最初在高海拔湖泊上進行了實驗，但水要麼太鹹，要麼不夠鹹，這影響了它傳輸無線電波的方式。最終，研究人員在離家較近的地方找到了一個鹽度正合適的湖泊。他們在 2020 年 3 月使用稱為 SARAS 3 的天線獲取了資料，他們將其漂浮在 Sharavati 河沿岸水庫的泡沫筏上。
Subrahmanyan 說，SARAS 3 的結果排除了 EDGES 對宇宙黎明訊號的探測。“就我們而言，它不是天體物理學的，”他說。作者在論文中指出，EDGES 觀察到的下降的原因可能是儀器誤差。然而，Subrahmanyan 說，很難推測什麼樣的效應可能產生 2018 年的結果。
尚未結束
“我們很高興看到 SARAS 3 表現良好，並且能夠在搜尋類似於我們在 EDGES 觀測中發現的光譜結構所需的水平上進行測量，”坦佩亞利桑那州立大學的天文學家 Judd Bowman 說，他是 EDGES 的首席科學家。但 Bowman 不相信 SARAS 3 已經排除了他團隊的結果。“這些是具有挑戰性的測量，並且許多可能影響 EDGES 的系統性問題也可能發生在 SARAS 3 上，”他說。
加拿大蒙特利爾麥吉爾大學的射電天文學家 Cynthia Chiang 說，SARAS 團隊尚未對 EDGES 的發現發表最終結論。“遠非如此，”她說。Chiang 領導著一項實驗，該實驗試圖探測來自南非海岸馬裡恩島的宇宙黎明訊號。她還參與了在加拿大北極地區進行的一項實驗，以及一項可能在智利安第斯山脈部署的實驗。
許多其他努力正在進行中，並且有更多正在啟動。Subrahmanyan 正在 CSIRO 啟動一項新實驗，他在拉曼研究所的前合作者、實驗宇宙學家 Saurabh Singh 將繼續使用新的 SARAS 天線進行測試。Singh 還參與了一項向印度空間研究組織提出的提案，該提案旨在開發一種航天器，該航天器可以透過在月球背面進行測量來避免地球射頻干擾。無論 EDGES 宣告的最終命運如何，Singh 都表示，其背後的團隊因重新引起人們對宇宙黎明的興趣而值得稱讚。“它復興了這個研究領域，”他說。
本文經許可轉載，並於 2022 年 2 月 28 日首次釋出。