借助巨型射电望远镜阵列，一支国际天文学研究团队近日捕获了一个来自数十亿光年外遥远星系的中性氢原子无线电信号，其强度极其微弱。这次探测将同类观测的最远纪录再次向前推进，也让天文学家得以直接窥见宇宙早期恒星与星系形成阶段的气体燃料储备状况。
中性氢（原子氢）是宇宙中含量最丰富的基础元素，堪称恒星孕育与星系生长演化的核心"燃料"。处于射电波段时，中性氢原子会发出波长约21厘米的特征电磁辐射，也就是天文学界熟知的21厘米氢线。问题在于，单个氢原子的自旋跃迁概率非常低，这一微弱信号经过数十亿光年的星际传播后衰减极为严重。在常规观测条件下，现有射电望远镜基本无法捕捉到如此遥远星系的氢辐射。
为突破这一物理极限，研究团队动用了宇宙自带的"超级放大镜"——引力透镜效应。深空星系发出的微弱无线电波在抵达地球途中，若恰好经过视线前方的大质量星系或星系团，前方天体的庞大引力场便会如凸透镜一般弯曲并汇聚后方天体的光与无线电信号。原本黯淡的氢谱线因此获得数倍的亮度放大，最终落入地球高灵敏度射电接收系统的可探测范围。
科研人员对这条21厘米谱线的红移量进行了精密解算。据此，他们不仅确定了该星系在宇宙百亿年演化时间轴上的具体位置，还推算出其中的中性氢气体总质量。数据分析表明，数十亿年前宇宙的这一时期，该星系的氢储备规模明显超过今天同等体量的邻近星系，与"早期宇宙恒星形成活动更为剧烈"的理论推断相吻合。
天文学家认为，这次观测具有里程碑意义：它验证了借助引力透镜效应拓展射电望远镜探测距离的可行路径，也为未来几年全面启用的下一代超大型射电设施——平方公里阵列射电望远镜（SKA）积累了方法论层面的经验与科学参考。届时，类似手段有望系统揭示早期宇宙中的星系如何吸积气体，并维持长达数亿年的恒星形成高峰。
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科学家捕捉到数十亿光年外遥远星系极其微弱的中性氢信号
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