【菜科解读】

光明日报北京7月9日电（记者齐芳、崔兴毅）宇宙中第一代星系是如何形成的？它们如何照亮黑暗时代并迎来宇宙黎明？宇宙早期的星系际介质是如何被第一代星系电离并加热的？这些问题一直是天文学领域致力于解答的重大科学难题。

中国科学院国家天文台和东北大学日前研究提出，利用宇宙黎明时期21厘米森林信号的一维功率谱测量，未来的平方公里阵列射电望远镜（SKA）将能够同时揭秘宇宙第一代星系和暗物质的性质。

中性氢的21厘米谱线为宇宙黎明与第一代星系提供了独一无二的探测手段，利用21厘米谱线探测宇宙黎明与再电离也是SKA最重要的科学目标之一。

中性氢的21厘米信号有多种观测模式。

常见的观测模式是以宇宙微波背景辐射为背景源的21厘米信号测量。

同时，宇宙早期各种结构及其周围的氢原子气体会在高红移射电点源的光谱上产生密集的21厘米吸收线，这些吸收线丛被形象地称为21厘米森林。

由于信号微弱，且依赖于宇宙黎明时期的射电亮源的获取，多年来21厘米森林探测面临极大挑战；

另一方面，21厘米森林信号同时受到第一代星系加热效应和暗物质性质的影响，观测上很难区分这两种效应，使得21厘米森林探测在提出以来的二十多年中，难以实际用于限制第一代星系的热效应或暗物质的性质。

此项工作深入研究了过去鲜有论及的21厘米森林探针，并提出了一种原创性的统计测量方案，使之不仅能够限制宇宙第一代星系的性质，还可以同时测量暗物质粒子的质量。

近年来，已有一批高红移射电噪的类星体被发现，且SKA望远镜也已进入工程建设阶段，开展21厘米森林观测已迫在眉睫。

“我们意识到由温暗物质效应和加热效应引起的信号变化，在光谱上的尺度分布特征不同，因此通过一维功率谱分析，将可以从统计上提取关键特征以区分这两种效应。

”中科院国家天文台副研究员徐怡冬说，“而且，如果对同一段光谱的两次测量做互相关，将能够显著压低噪声，从而提高信噪比。

这对21厘米森林这种弱信号的提取是非常关键的。

”

模拟结果显示，一维交叉功率谱测量显著提高了观测的灵敏度，同时，一维功率谱的幅度和形状特征使得信号的尺度依赖性被显现出来。

这使得21厘米森林变得切实可行，且能够同时测量暗物质粒子质量和宇宙黎明时期的热历史。

因此，21厘米森林的一维功率谱确实可以成为一箭双雕的宇宙学探针，为揭开暗物质和第一代星系之谜提供了一种极有前景的新途径。

据悉，这一突破性方法的发展对于解开暗物质和宇宙早期天体形成的奥秘具有重要意义，将进一步推动我们对暗物质的理解，揭示宇宙结构形成及演化的过程。

通过更深入的观测和分析，我们有望在不久的将来获得关于暗物质性质和早期星系形成的更多见解，进一步拓展我们对宇宙的认知。

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玩转科技趣无限 燃动春日筑华章——西流湖小学第三届科技运动会精彩落幕

2026年4月23日，伊河路小学教育集团西流湖校区迎来了一场穿越时空、叩问未来的科技盛会——“探时空经纬，揽星河万顷”第三届科技运动会。

绿茵场上，历史与未来交汇，想象与创造齐飞。

伴随着激昂的音乐，活动正式拉开帷幕。

在中原区少先队总辅导员鹿坤的郑重宣布下，彩球腾空飞扬，《运动员进行曲》瞬间点燃全场！国旗班昂首阔步，尽显飒爽英姿；

郑州科技馆的专业裁判员团队紧随其后，化身赛场上的公正守护者，用专业与严谨为科技竞技护航。

各年级方阵依次入场，朝气蓬勃。

入场式以“穿越时空的科技之旅”为主题，各年级演绎科技演进历程。

一年级以“古代文明”为主线，手持火药、司南、字模与纸鸢，致敬中华智慧；

二年级以“交通变迁”为脉络，从绿皮火车到复兴高铁，生动演绎“中国速度”；

三年级化身“小小太空人”，平衡车与飞行器交织出探索星辰大海的画卷。

每一个年级都是一段科技史，每一张笑脸都是一颗未来之星。

在《祖国不会忘记》的旋律中，湖小少年从四方汇聚，组成“火箭”造型，翻花变幻红、黄两色。

随着“点火！升空！”的口令，少年们如繁星四散，展现出“聚是一团火，散是满天星”的精神风貌。

随后，全体学生唱响军歌，军体拳虎虎生风，气势如虹，尽显新时代少年的坚韧与担当。

科技秀环节将现场气氛推向首个高潮。

郑州科技馆的机器人舞团以酷炫舞步点燃全场；

科学秀《极寒之旅》将深奥原理化作舞台奇迹，带领孩子们走进奇妙的科学世界。

科技竞技赛更是精彩纷呈。

一年级“回形针水上漂”中，亲子屏息凝神，看回形针奇迹般浮于水面；

“纸船承重”里，纸船承载数枚硬币，孩子们紧张地数着、喊着。

二年级“冲浪风火轮”赛道上，亲子搭档奋力冲刺；

“纸桥承重”现场，孩子们惊叹于结构的力量。

三年级“智构云桥”前，亲子默契配合，鲁班榫卯结构桥逐渐成形；

“铁丝陀螺”制作区，陀螺飞旋的瞬间吸引全场目光。

每一次尝试都是思维的碰撞，每一次成功都是自信的绽放。

此外，科技展品体验区让孩子们零距离接触光导传声、气泡竞赛、农夫过河等互动项目，科学不再是书本上的文字，而是触手可及的奇妙世界。

本次盛会是科学与生活的诗意相遇，更是科学教育加法的精彩答卷。

西流湖小学将继续以馆校协同、课程融合、活动赋能培育学生创新素养，为中原品质教育高质量发展贡献 “湖小智慧”，让少年科创梦与时代同频、与未来同行！（刘晓银/文 唐睿/图）