CHIME捕获90亿年前氢信号，暗能量研究获新突破

据《天体物理学杂志》2026年10月9日发表的研究，加拿大氢强度映射实验（CHIME）射电望远镜首次独立探测到来自90亿年前宇宙的微弱氢气射电信号。这项突破意味着科学家无需依赖其他望远镜数据，即可直接通过CHIME绘制宇宙早期物质分布图，为破解暗能量之谜提供全新路径。加拿大广播公司（CBC）援引研究联合负责人、多伦多大学博士后Arnab Chakraborty博士的话称：“氢气是宇宙中最丰富的元素，其微弱射电辐射就像宇宙示踪剂，能揭示物质在空间中的分布。”

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氢信号：宇宙结构的天然示踪剂

CHIME探测的是中性氢原子在21厘米波长的辐射——这是宇宙大爆炸后遗留的最古老信号之一。当宇宙年龄约50亿年时（红移z≈1），这些氢原子发出的辐射经过90亿年旅行抵达地球。研究团队通过分析2019年累计94晚的观测数据，成功从背景噪声中提取出这一信号。据《天体物理学杂志》另一篇配套论文，该信号显示当时约2%的氢以中性原子形式存在，与理论预期一致。联合作者、亚利桑那州立大学博士后Shabbir Shaikh博士指出：“测量氢的分布和聚集程度，为验证星系形成模型提供了新手段。”

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暗能量谜题的新线索

暗能量是驱动宇宙加速膨胀的神秘力量，占宇宙总能量约68%。传统方法依赖大型星系巡天，成本动辄数亿美元。CHIME技术则只需测定不同红移处氢气的密度涨落，即可重建宇宙膨胀历史。研究联合负责人、不列颠哥伦比亚大学物理学教授Mark Halpern表示：“这是一种全新的宇宙探测技术，由加拿大人设计、建造和资助，标志着全球宇宙学计划的勇敢一步。”CHIME的观测范围覆盖整个北天，每日扫描一次，数据量远超此前任何同类项目。

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CHIME：每天扫描北天球的加拿大射电望远镜

CHIME位于不列颠哥伦比亚省彭蒂克顿附近，由加拿大国家研究委员会（NRC）管理。其独特设计——四个100米长的半圆柱面天线——使其能同时接收来自天空不同区域的信号。工程团队来自不列颠哥伦比亚大学、麦吉尔大学、多伦多大学和NRC道明尼尔射电天体物理台，亚利桑那州立大学等美国机构也参与合作。CHIME最初设计时就定位于开展这种氢强度测绘，本次成果是建成后的关键里程碑。

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从宇宙噪声中提取微弱信号

宇宙射电背景噪声、人造电磁干扰甚至望远镜自身电子器件都会淹没氢信号。研究团队开发了新的数据处理算法，通过叠加数千次观测来增强信噪比。Chakraborty博士回忆：“我们花了超过一年时间反复检验，确保这不是假警报。所有测试后信号依然存在，这才确信看到了来自遥远宇宙的真实氢。”为验证结果，团队还对比了其他独立观测数据，最终确认信号的宇宙学起源。

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数据揭示宇宙早期氢分布

下表总结了CHIME首次自主探测的关键参数：

观测参数	数值	说明

---------	------	------

宇宙年龄	约50亿年	信号发出发时宇宙仅约50亿岁

红移	z ≈ 1	对应宇宙膨胀导致的光谱偏移

观测天数	94晚（2019年数据）	累计约2256小时

中性氢比例	约2%	与星系形成理论一致

信号传播距离	约90亿光年	对应光行时间

联合作者、亚利桑那州立大学助理教授Simon Foreman表示：“长期以来天体物理学家相信这种氢测绘技术有巨大潜力，实际验证后，我们为宇宙打开了一扇全新窗口。”

未来展望：七年观测数据待分析

目前CHIME已积累近七年连续观测数据，团队正将技术扩展至更早期宇宙，目标是探测宇宙仅30亿岁时的氢信号。这将帮助研究第一代星系如何形成，以及暗能量在更大时间尺度上的行为。Halpern教授强调：“CHIME的成功证明，加拿大有能力以较低成本做出世界级宇宙学成果。”这项研究由加拿大创新基金会、加拿大国家研究委员会、自然科学与工程研究委员会以及不列颠哥伦比亚省、安大略省和魁北克省共同资助。

FAQ

Q1：CHIME如何帮助研究暗能量？

A1： CHIME通过测量不同红移处中性氢的密度涨落，构建宇宙大尺度结构。这种结构随宇宙膨胀而演变，因此追踪氢分布的变化就能推算出不同时期宇宙的膨胀速率。结合标准宇宙学模型，研究人员可以反推暗能量的性质及其随时间的变化。

Q2：这次发现与以往有何不同？

A2： 之前的同类观测必须将CHIME的射电数据与其它望远镜（如光学望远镜）的星系巡天数据结合才能去除干扰。本次是CHIME首次仅凭自身数据独立提取氢信号，证明这种技术可以独立工作。这意味着未来可以用更低的成本和更少的数据依赖，快速绘制大范围宇宙氢分布图。

结尾段：CHIME探测到90亿年前氢信号，标志着暗能量研究迈入低成本、高效率的新阶段。随着更多数据被解析，人类对宇宙加速膨胀之谜的理解有望迎来重大突破。