大爆炸后不久，宇宙变成了一个寒冷黑暗的地方，充满了看不见的气体，主要是氢和氦。几百万年后，重力把一些原始气体吸进它的口袋。这些口袋最终变得非常密集，它们在自身的重量下坍塌并起火，随后紫外线照亮了黑暗。这是宇宙中的第一颗恒星，就像一锅热油里爆开的爆米花。
万物从宇宙诞生之初就开始流动。第一批恒星照亮了宇宙。它们坍缩成黑洞，把星系聚集在一起，产生了构成行星、卫星和人类的所有元素。
那个时代在我们宇宙的历史上一直吸引着科学家。他们希望有一天，通过使用适当的校准技术，他们能够从那时起探测到微弱的信号。现在，他们认为他们做到了。
天文学家表示，他们首次发现了最早恒星存在的证据。在澳大利亚西部的沙漠中，研究人员利用无线电仪器探测到冷氢的无线电辐射，这些冷氢与早期宇宙中的新恒星相互作用。
亚利桑那州立大学、麻省理工学院和科罗拉多大学博尔德分校的天文学家花了10多年时间寻找这种信号，并对这项技术进行了校准。
他说“这是一个巨大的里程碑。如果你真的认为我们宇宙的起源是人类，那么宇宙中发生的一切都会发生在我们身上吗？”梯子上的第一步是这些星星。
这一信号的性质表明，对第一颗恒星何时出现有了一个新的估计：大爆炸后约1.8亿年，比许多科学家的预期稍早，但仍在理论模型之内。“这个数字将成为宇宙中第一颗恒星发出第一束光的黄金标准。”研究宇宙中早期恒星的麻省理工学院天体物理学家安娜弗雷贝尔说。知道这个数字对天体物理学的许多分支都很重要，所以最终得到一个测量结果是令人兴奋的。
天文学家无法看到第一颗恒星发出的真正的光，但他们知道自己在那里，因为他们可以探测到恒星对周围介质—冷氢的影响。在早期宇宙中，氢只是漂浮着。当第一颗星星出现时，事情很快就发生了变化。新光以紫外光的形式进入气体，改变氢原子中单个电子的状态。这促使氢开始从大爆炸遗留下来的背景辐射中吸收能量。当原子吸收这种能量时，它们的电子就会被激发。然后，为了回到初始状态，电子释放它们的能量。
理论模型预测，这种微小的跳跃可以在特定的无线电频率上被探测到，而这正是天文学家正在寻找的。
鲍曼和他的同事花了数年时间对他们的无线电天线和接收器进行微调。他们的仪器被设计用来吸收来自南半球天空的所有无线电波，并排除来自其他来源的电波，包括整个银河系和任何以类似频率工作的地球技术。鲍曼说，他们在年发现了这一信号，但在接下来的两年里，他们确保了这是他们认为的信号。
该仪器位于默奇森射电天文台(MRO)，由澳大利亚国家科学组织CSIRO管理，该组织限制在距离天文台英里以内使用无线电发射机。理论模型预测，原始氢信号将与调频电台的频率重叠。
鲍曼和他的同事探测到的无线电波的性质在很大程度上与理论预测相一致，但并不是所有的预测都是如此。当他们调整仪器以听到模型预测的氢频率时，他们什么也没听到。当他们决定在较低的范围内搜索时，他们听到了。但他们发现了比预期更强的信号。这意味着早期宇宙中的氢比之前认为的要冷得多——可能是预测的两倍。
这很有趣。只有两件事可以解释为什么气体的温度低于预期。大爆炸后的背景辐射可能比天文学家之前认为的要多，但他们说这是不可能的。更可信的解释包括氢与另一个宇宙奥秘——暗物质的相互作用。科学家说这种看不见的暗物质构成了宇宙的大部分。“暗物质比气体更冷”弗雷贝尔说。通过相互作用，气体将一些热量传递给暗物质并使其升温。结果，我们观察到的气体被冷却了。
特拉维夫大学天体物理学家伦南·巴卡纳在《自然》杂志上发表的一篇论文探讨了这种可能性。巴卡纳最先提出了这种潜在的相互作用。如果Barkana的理论成立，科学家们可能会发现这些暗物质粒子的一些特性。
这将对该领域产生巨大影响。到目前为止，暗物质的存在只能从观测数据中间接推断出来。天文学家可以通过研究某些引力效应来观察暗物质对来自巨大星系团的光的影响。但是这些影响只允许天文学家绘制暗物质的大块，而不是单个粒子。耶鲁大学的理论天体物理学家PriyamvadNatarajan说。
“这就像一个巨大的沙丘，”纳塔拉扬说。你知道沙丘是如何形成的，你可以展示它如何在风中消散，如何被冲走。但是你不知道一粒沙子是由什么组成的。
纳塔拉扬说，对鲍曼和他的团队探测到的早期信号的研究，可能有助于理论天体物理学家发现我们目前所知之外的新的基础物理学。为了使观测到的冷却变得有意义，暗物质粒子需要比之前认为的轻得多。
鲍曼说，世界各地的其他研究小组一直在致力于建造和设计仪器来探测来自早期宇宙的这种信号，他预计他们将能够在未来几个月里证实这些结果。弗雷贝尔说：“只有得到其他小组和实验的证实，我们才能从宇宙的第一个可观测阶段开始真正开启一个氢探测的新时代。作为令人兴奋的、信息量丰富的内容，我们需要小心，直到它被其他人确认后才能进入教科书。”
进一步的研究将使天文学家对宇宙第一颗恒星有更多的了解。鲍曼说：“随着研究的深入，我们可以利用这个模型来提取恒星的实际属性。”一定质量的恒星会影响我们的吸收信号。
鲍曼说，以目前的无线电技术，天文学家不太可能很快了解恒星的历史，至少在我们有生之年是这样。毕竟，恒星消失得越早，我们看到的就越少。这似乎是一个相当令人沮丧的前景。但在远离城市灯光的地方，快速瞥一眼夜空，就能驱散任何失望的感觉。在第一颗星星闪烁之前，可能没有太多可看的东西，但当它们闪烁之后，就有很多可看的东西了。