第一顆在宇宙出現(xiàn)的恒星可能比科學家原先的預計更早，新的觀測成果已將第一顆恒星出現(xiàn)的時間提前到宇宙在大爆炸誕生后的2.5億年。在宇宙的最早期階段，原子結構更為復雜的氧原子還沒有出現(xiàn)，而第一代恒星出現(xiàn)在氧元素形成之前，宇宙中的氧元素通過恒星內部的核聚變機制產(chǎn)生，當大質量的恒星死亡之后，氧元素通過恒星爆發(fā)的方式釋放到周圍的太空。一支天文團隊使用了ALMA望遠鏡，在一個早期星系中發(fā)現(xiàn)了電離化的氧原子，星系MACS1149-JD1的出現(xiàn)可以追溯到宇宙大爆炸之后的5億年，觀測結果證實了第一代恒星的形成比之前預計的時間更早。

倫敦大學學院的天文團隊找到了恒星更早出現(xiàn)的依據(jù)，為了尋找在宇宙大爆炸之后最早恒星出現(xiàn)的證據(jù)，天文團隊使用了哈勃太空望遠鏡對星系MACS1149-JD1的紅外線觀測資料，使用斯皮策太空望遠鏡對星系亮度的測量數(shù)據(jù)，他們通過模擬和計算得出了結論，第一批恒星在宇宙誕生之后的2.5億年已經(jīng)出現(xiàn)。長期以來，科學家對一個問題感到了困惑，宇宙的 “第一縷曙光”或宇宙的“黎明”是什么時候產(chǎn)生的？當?shù)谝淮窍蛋l(fā)出了輝映太空的閃耀時，宇宙不再籠罩在漆黑一團的黑暗之中，新的發(fā)現(xiàn)有助于研究人員進一步確定第一代恒星形成的時間。

倫敦大學學院的天文團隊進行了大物理或天文的觀測，美國航天航空局的科學家進行了小物理或實驗的檢驗，他們在太空中創(chuàng)造了一個最冷的實驗地點，開展了一項量子物理實驗，一個冷原子實驗室被發(fā)送到國際空間站。在地球上研究量子的行為相當困難，通過移動特別的量子云團或“波色·愛因斯坦凝聚體”，使用激光束將溫度降低到接近絕對零度的水平，科學家放大了量子力學的效應，但是，波色·愛因斯坦凝聚態(tài)往往只能保持幾分之一秒的時間，地球引力的影響不可避免地干擾了量子態(tài)的形成。

航天航空局的科學家設想了一種解決方案，在太空尋找最冷的實驗地點，他們將一個冷原子實驗室或一個實驗盒發(fā)送到國際空間站，實驗方案的初衷是充分利用太空微重力和太空極低溫度的條件，冷原子凝聚態(tài)得以保持在更長時間的理想狀態(tài)。通過使用激光和電磁場降低了原子的運動，直到被冷凍的原子處于幾乎靜止的狀態(tài)，波色·愛因斯坦凝聚態(tài)一旦形成，量子力學的特性就會占據(jù)主導的地位，經(jīng)典物理學的作用則失去了效力，原子的行為更多地表現(xiàn)了波動性，而不是表現(xiàn)為粒子性。

在國際空間站微重力的艙體內，表現(xiàn)了量子波動性的原子大致上可以保持5到10秒的時間，盡管這是一段很短的時間窗口，但是，已經(jīng)延伸了科學家觀測的時長，科學家經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)的分析更好地理解了量子的行為，研究成果可能用于量子計算機的研制。在太空實驗室進行的實驗還有助于科學家探測在太空無孔不入的暗能量，它們是太空中最廣泛分布的能量形式，在太空環(huán)境進行的量子物理實驗將會帶來長遠的科學影響。

（編譯：2021-5-22）

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