制作：宇宙黎明骑士团

　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　为了搜寻宇宙第一缕曙光，找到点亮宇宙的那颗星，参与科技部SKA“宇宙黎明和再电离探测”专项、来自上海天文台等单位的一线科研人员组成的科普创作团队，宇宙的黎明在等着我们。

　　宁静的夜晚，坐在窗前，静静地望着星空，轻轻地闭上眼睛，便拥有了可以飞翔的翅膀。高高地飞向宇宙深处，去寻找点亮整个宇宙的那颗星……

　　138亿年以前，宇宙发生了一次大爆炸。大爆炸之后，原来热情奔放的宇宙陷入了无边无际的黑暗之中。然而，无尽的黑暗掩盖不了宇宙那颗不安分的心。终于有一个时刻，宇宙中诞生了第一颗光亮的星。

　　你是否想要问：宇宙中诞生的第一颗星在哪里？它诞生于何时？它有没有兄弟姐妹？想要解答这些问题，还得从宇宙大爆炸说起。

　　宇宙这锅粥，开始有味道

　　1927年，比利时天文学家勒梅特首次提出了宇宙大爆炸的假说。1929年，美国天文学家哈勃提出了著名的哈勃定律，即远处的星系都在离我们而去，宇宙如同一个被慢慢吹起的气球一样，正处于一个膨胀的状态，这实际上经历了一个从热到冷的演化过程。在这一过程中，物质密度慢慢由大变小，宛若经历了一次大爆炸。1946年，美国一位名叫伽莫夫的科学家提出了大爆炸宇宙论，认为宇宙是由138亿年前发生的一次大爆炸形成的。（点击此处，了解有关宇宙大爆炸的有用知识

　　热大爆炸宇宙学模型的创立者乔治·伽莫夫

　　大爆炸之后的几十万年，宇宙是由微观粒子组成的均匀的高温高密的气体，处于等离子态。此时的宇宙中没有原子形成。直到宇宙38亿岁的时候，这团等离子气体以非常大的速率膨胀。

　　随着膨胀，气体的温度开始下降，开始形成原子核和原子，电子和原子核结合在一起，形成了氢和氦。这一时刻，光子终于可以逃脱电子的散射自由地四处飞翔，形成了微波背景辐射，这也形成了目前观测上可以捕获到的宇宙的第一张照片。然而至今，“宇宙大爆炸的起源是什么”依然是个谜，许许多多的问题还无法得到解决。

　　宇宙的演化历史 （图片来源：.cn）

　　大爆炸之后的百万年时间里，宇宙是均匀、各向同性的，仿佛一锅被搅拌得很均匀的粥一样，有些平淡无味。后来，这锅热乎乎的粥慢慢变凉了，随着宇宙的膨胀和冷却，小的结构开始形成，并开始默默生长，宇宙这锅均匀的粥也开始变得不均匀了。此时，密度高的地方开始有了更大引力，吸引了周围更多的物质，并最终形成了第一代恒星和星系。黑暗的宇宙由此被点亮，这锅平淡无味的粥也开始有了丰富的味道。

　　宇宙黎明和再电离时期

　　大爆炸之后，宇宙也曾陷入了漫长的黑夜，直到第一代发光天体的出现，它们产生的高能光子开始电离其周围气体，宇宙终于迎来了黑暗开始慢慢散去的黎明。

　　在宇宙微波背景产生后与黎明到来前的间隙，宇宙处在一个完全中性的状态，质子和电子复合形成了中性的氢原子。而今天的宇宙中，例如恒星、星云，还有星系际介质等，里面的气体都是处于等离子态的。因此，宇宙中的大部分质量都处在等离子态中，原子核没有被电子完美地包围。这一从完全中性状态到电离的过程，即是宇宙的再电离过程。

　　进入再电离时期后，电离区域随着第一代发光天体的形成和增大而逐渐扩大。当这些不断扩大的电离区域渐渐地相互连结起来，直到弥漫了整个星系际介质时，宇宙的再电离时期便结束了，整个宇宙也完成了从黑暗到光亮的演化历程。

　　宇宙的黎明和宇宙再电离的过程，是宇宙演化历史中的关键时期，更是一个充满了未知的时期。宇宙的再电离时期不是瞬间，而是一个充满了未知的过程。

　　第一代恒星和宇宙再电离时期

　　是谁电离了全宇宙？

　　为了探索宇宙的黎明时期，科学家们开始了对第一代发光天体的探索。我们不禁要问，电离宇宙中所有中性氢的第一代发光天体究竟是谁？它们需要产生足够的电离辐射来电离宇宙中的氢，把电子从原子核的身边剥离。这也成为目前观测宇宙学中的最重要的问题之一。

　　低频射电阵列与光学望远镜不同，观测到的并不是实际的天图，而是天图的傅立叶变换。也就是说，我们可以直接从低频射电阵列的观测数据提取出功率谱的信息。

　　如果所有的前景噪声和仪器影响都可以去除，那么我们就可以通过低频射电干涉阵列的观测数据直接构造出功率谱，从而获取宇宙黎明和再电离信号的统计信息。当然这在实际操作中面临着许多困难，如前景噪声的去除，仪器效应的去除等等。

　　宇宙黎明和再电离信号的统计测量可以告诉我们第一代发光天体是在哪个红移时期形成的，在哪个红移时期宇宙再电离信号达到峰值，宇宙黎明和再电离时期何时开始以及何时结束等等。

　　我们已经知道，宇宙从黑暗到光亮的演化历程，实际上就是电离氢区域不断扩大的过程。有关电离区域如何扩大，目前被认可的模型是“泡泡”模型。这一观点认为，电离氢的区域就像是不断长大的泡泡一样，在碰到相邻泡泡后会相互融合，形成更大的泡泡。

　　与功率谱测量相比，对再电离时期的大尺度电离氢区进行直接成像观测，可以更为直接地提取电离区域的大小和特征，也就是可以让我们更为直观地看到这些电离“泡泡”的大小和形态。成像观测主要基于低频射电阵列来实现，并且对望远镜的分辨率和灵敏度都有较高的要求。

　　成像观测分为两种，一种是对特定天区的深度成像，另一种是大天区的成像，一般采用巡天的模式。深度成像就是长时间对同一个天区进行观测，也就是采用望远镜对特定天区的定点观测模式，最终实现对宇宙再电离结构的成像。巡天模式的大视场成像则是希望通过大天区的观测，经过前景射电污染的去除，最终实现对宇宙黎明和再电离时期信号的统计测量。

　　对宇宙黎明和再电离信号进行直接成像研究是未来具有高分辨率和灵敏度的射电望远镜阵列 (如SKA)的研究目标之一。由于受到灵敏度和分辨率的限制，目前各国已经在运行的射电望远镜阵列如21CMA，LOFAR， MWA等，不具备对宇宙黎明和再电离结构进行直接成像研究的能力，只能进行信号的统计测量。

　　1、低频射电干涉阵列

　　如果我们在今天探测第一代发光天体电离中性氢产生的波长为21厘米的信号，由于宇宙的膨胀，那么信号随着红移波长变长到米波波段，对应的观测频率则是真空中的光速除以波长。

　　根据理论模型估计，第一代发光天体产生的红移在6-27左右，这一时期的中性氢21厘米信号的观测频率大约是50-200MHz，也就是低频射电波段。因此我们可以使用低频射电望远镜对宇宙黎明和再电离时期的中性氢21厘米信号进行观测，这些低频射电望远镜则是我们用来看第一代发光天体的“眼睛”。

　　日常生活中，当我们用不同的相机拍照时，其中一些很清晰，而有一些却显得模糊，决定照片是否清晰的一个重要的因素就是相机的像素。我们可以理解为照片是由很多小方格组成的，每个位置的小方格里面是特定的颜色，组成在一起呈现出整个照片。同样的图像，被分割成的小方格越多，呈现出的图像就越接近真实图像，也就越清晰。我们也可以用分辨率来描述，同样的图像，像素越多，分辨率也就越高。（有关天文观测中拍照的好技术，可点击此处了解

　　要想清晰的看到天上的星星，我们需要高分辨率、高灵敏度并且大视场的望远镜。高分辨率可以让望远镜看得更清楚，高灵敏度可以让望远镜接收到更多的光子，大视场可以让望远镜看到更大的天区。在特定观测频率时，分辨率是由望远镜的口径来决定的。也就是越大的望远镜，分辨率也就越高。在我国贵州建有目前世界上最大的单口径射电望远镜500米口径球面望远镜FAST，面积相当于30个足球场。然而，如果500米的口径依旧不能满足我们对高分辨率的需求，那么我们该怎么办呢？把望远镜建得更大吗？

　　500米口径球面望远镜FAST （图片来源：搜狐）

　　实际上，建设大口径单口径射电望远镜是非常困难而复杂的。目前人类眼睛的分辨率是1角分左右，而FAST目前所能达到的最佳分辨率是大约3角分。为突破建设大口径望远镜的限制，在1946年，Martin Ryle提出了射电干涉的概念，即把很多结构简单的小天线放在一起组成阵列，再把每个阵列的小天线接收到的光子叠加起来，或者可以理解成是一个巨大的望远镜被分割成了很多小的单元。

　　相比单口径望远镜，干涉阵列想要形成长基线相对容易，而基线的长度就对应于由小天线组成的阵列之间的长度，基线越长，对应的分辨率也就越高。而且所有小天线接收到的光子叠加到一起，可以让干涉阵列获得很高的灵敏度。

　　低频射电阵列21CMA

　　2、低频射电数据处理

　　射电望远镜观测到的数据并不是直接可以形成天图的，而是天图的傅立叶变换形式。如果想要通过观测数据得到天图，我们需要对数据进行逆傅立叶变换。

　　考虑到计算资源的限制，在实际处理中，我们采用的快速傅立叶变换，即先对数据进行格点化，再进行傅立叶变换，这样可以大大提高计算效率，当然也会造成分辨率上的损失。以二维傅立叶变换为例，要进行快速傅立叶变换，格点化是要将数据形成N乘以N个格点的二维数据阵列，其中N满足2的指数形式。N越大，傅立叶变换后形成图像的分辨率也就越高，计算消耗的资源也就越大。当然图像分辨率也受到望远镜本身的限制，如果格点数目过多，形成的图像分辨率超过了望远镜本身的分辨率，那么就是超分辨率的情况。除非特殊需要，一般格点化的格点数目还是会考虑望远镜实际分辨率。

　　随着人类科技的发展，电子产品的广泛使用造成了低频射电波段的电子干扰，目前能够进行低频观测的射电宁静的区域越来越少。在低频射电数据处理的过程中，我们首先要对干扰信号进行时间上或者频率上的去除。

　　在去除掉干扰存在的观测时间和频率的数据之后，我们校准剩下“干净”的数据。数据的校准是为了对仪器本身的效应进行去除，同时对电离层的影响进行改正。数据校准分为两个部分：相位校准和幅度校准，对应的就是对图像中观测到的射电源位置和亮度进行改正。

　　校准之后我们就可以对数据进行统计分析，或者成像。低频射电阵列是由许多小天线组成，在阵列所覆盖的有效面积内，并不是所有的地方都会有小天线，也就是并不是所有尺度上的信号都可以被观测到。就好像一个不完整的很大的单口径天线，缺失掉了一部分观测信号。因此在成像的过程中，会通过天线的分布信息等来进行修正，使得图像看上去更为完整。

　　在实际的数据处理中，我们会面临很多困难，这些困难包括计算机硬件上的限制，也包括算法方面的软件上的限制。随着科技的发展，困难会慢慢被克服，我们也会慢慢接近理想中的结果。最终，会找到那颗第一次照亮宇宙的星。

关于星星作文100字（通用23篇）

　　在学习、工作乃至生活中，大家对作文都不陌生吧，通过作文可以把我们那些零零散散的思想，聚集在一块。你知道作文怎样写才规范吗？以下是小编为大家收集的关于星星作文100字（通用23篇），欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。

　　在那宁静的夜晚，我坐在青青的的草地上，看着满天明亮的星星，我看着北极星闪闪发光的样子，我觉得我是北极星的朋友，因为它像我的眼睛一样特别明亮。

　　我在天上的星星中挑了几十颗画在纸上，用笔把星星连了起来就发现了狮子座、人马座等等好多星座。

　　我听人们说流星是一颗会跑的星星，我相信有一天我会看到流星！

　　我最爱玩“指星星”的游戏。这个游戏至少要四个人玩。一个人当师傅，另一个当猜的人，剩余的人当指星星的人。师傅捂住猜的人的眼睛，指星星的人做出各种动作。比如说做出跳绳的动作，师傅就说：“跳绳的过去了。”当所有人做完以后，猜的人问：“师傅，你要谁？”师傅说：“我要**动作的人。”如果猜中了就让被猜中的人来当猜的人，没猜中的话就继续当猜的人。

　　我很喜欢玩这个游戏，我玩的时候非常开心。

　　我像一只小蝴蝶，在春天，飞进校园，百花开，争相斗艳，慕芬芳，招我见。

　　我像一只小蝴蝶，阳光下，飞进课间，乱迷雾，天真烂漫，笑声传，乐无限。

　　小蝴蝶呀，快快长大，老师的话呀，记心间，贴心而温暖，风雨连，心香兰。

　　我像一只小蝴蝶，在秋天，飞进校园，骄阳现，凌空飞舞，追上天，影翩翩。

　　我像一只小蝴蝶，我爱花香，我爱老师，香满心田，我爱阳光，我爱校园，光洒人间。

　　今天上午，我的同学陈均豪做了一个危险的动作。

　　他把橡皮筋套在左手的大拇指和食指上，右手把橡皮筋拉出来向我瞄准。我一下子被吓住了，但我还是壮了一下胆子说：“你里面没有石子是弹不出来的”，我的话还没说完，他“嘭”的一声弹到了我的额头上，疼得我大叫起来。但是我没有告诉老师，他也马上过来跟我说了对不起。

　　后来我想：“幸好没有石子，如果是石子弹过来，那就惨了；幸好没有弹到眼睛，弹到眼睛就惨了”！

　　一闪一闪亮晶晶天上许多小星星我和奶奶数星星数来数去数不清

　　夏天的夜晚，我和奶奶在大树下数星星。可是总也数不清，星星也嘲笑我，我大声的说：有什么可笑的。奶奶笑着说：你看，北面最亮的那是北斗七星。奶奶又指着银河俩边说：这颗是牛郎星，那颗是织女星。于是又给我讲了牛郎和织女的故事。

　　我想：我一定要好好学习，将来要当一名宇航员更加了解宇宙奥秘。

　　今天，我和妈妈去商店买幸运星七彩纸，买了3带，每带10条，一共有多少条？3X10＝30条一共有30条。回到家我折了6条，妈妈折了24条，我们一共折了多少条？6十24＝30条我们折了30条。

　　我的一个表妹和表姐来了，她们说喜欢星星，我就把折的星星平均分给她们，可是表妹说：每人应该分几颗呢？我说：30除以3＝10颗 每人应该分10颗。拿着星星我们大家都很高兴。

　　今天，我的任务完成了，我觉得很无聊，不知道该做什么才好，我灵机一动想出该干嘛了。我从柜子里拿出折星星的纸，坐在书桌上开始津津有味地折了起来。

　　先把纸条折到右边去，再转一个圈，把外面的一点折到小孔里面，然后把剩于的折到一边去。还有很长一段，把折一边，直到把纸条剩一点点的时候，就把星星弄胖就完成了。

　　有一次，妈妈给我买了一包折星星的`纸。

　　妈妈跟我说：“先在纸的一头打个结，按照折痕反复的折下去，直到把纸折完后，剩余的部分塞到星星里面去。我第一次折的不好，歪歪扭扭的，第二次折的已经比第一次好多了……在我和妈妈的齐心协力下，着了30多个星星，妈妈帮我把星星用线穿起来，挂在我床头上的大象台灯上，当大象的耳环。

　　下课时，女同学都喜欢围成一圈折星星。我们将五彩的小纸条放在手中，这边一折，那边一叠，没几下功夫，一颗七彩的纸星星就折好了。

　　传说，星星不仅能传达心意，还可以实现一个人的愿望。我想要折更多的星星，1000颗，2000颗，10000万颗……我要送给我的妈妈，告诉她：妈妈，我爱你，祝愿你永远年轻美丽！

　　第一次折星星，是一位老师叫我折星星。

　　我首先在纸条上打了一个结，然后老师说：再把长了的地方卷起来就行了。于是我就一直裹一个边，有点粗心，结果折成的五角型不那么好看。后来我多多练习，学习终于折好了！以后我跟同学比赛折星星的时候再也不敢粗心了。最后我居然比爸爸妈妈折地还好哪。

　　今天，妈妈给我教会了怎样折幸运星。叠星星的步骤是：第一步食指垫在没有花纹的一边；第二步将纸条绑一下；第三步把短的那一端折进去；第四步把长的那一边顺着转动；第五步把长的那一端塞进去再拿着两个角捏一下，幸运星就做好了。

　　幸运星代表了幸运，我要将它送给我喜欢的人，祝愿他们幸运、快乐。

　　今天晚上，妈妈把竹床搬到院子里，让我躺在上面乘凉。

　　这时候，天空有好多星星啊！有的很亮，像小朋友的大眼睛；有的很暗，是想睡觉了吧！最有趣的是，一颗星星见我望着她，她害羞的逃跑了，还拖着长长的亮光；还有许多星星真顽皮，还向我眨眨眼睛――哦，这些天上的孩子，也许是在乘凉，在数着地上的娃娃吧？

　　一天晚上，我睡觉的时候觉得睡不着就起来看星星。

　　星星闪闪发光，真好看！我真想坐在月亮上摘一颗闪闪发光的星星。我看见星星想睡觉，我也想睡觉，我就去睡觉了，星星也睡了。

　　我睡的时候我梦见我真地坐在了月亮上摘下了一颗闪闪发光的星星，拿在手上玩，真好玩！梦中我笑了。

　　我喜欢星星胜过月亮，想起有人说月是个孤单、冰冷的星球，事实上宇中哪颗行星不都一样呢？

　　星星密密麻麻的，一颗又一颗的，美颗都那么美，那么自然！在黑洞洞的晚上，星星尽情发光！光是星星的象征！星星无忧无虑的在天空上！这不就像小学生想快乐的心情吗？

　　今天晚上月色很美，我独自仰头看星星。星星一眨一眨地很可爱，它们像在和我说话呢。

　　我看到一颗星星一直都在月亮的身边，它大概是月亮的孩子吧。不一会儿，我看到一个星座有点像双鱼座，还有一个像狮子座。我终于看到双鱼座和狮子座了，我非常高兴。咦？那一颗最明亮的星星是什么星呢？我仔细一看，噢，原来是北斗星啊！

　　今晚我看到了两个星座，还有北斗星，我的收获真大呀！

　　我的梦想是成为一颗星星， 现在我也是一颗星星， 我要实现我当星星的梦想。

　　当我也是一颗星星时， 我的梦想就是要当夜空中那颗最闪亮的星星。 因为，只有那颗星星可以给人们送来最明亮的星光， 使人们可以感受到那星光带来的温暖。

　　当我也是一颗星星时 ，我还要当心灵中那颗最闪亮的星星。 因为，只有心灵的闪亮才可以令人们感受到那星光带来的温暖。

　　晴朗的夜晚，小星星眨着顽皮的眼睛出现了。天空中只有几丝云在慢慢移动，它就像丝带一样把小星星遮得时隐时现，看上去好像在和人捉迷藏呢！

　　你们看，那几颗大而亮的星星挂在夜空，仿佛是天上的人们提着灯笼在巡视那浩瀚的太空。你再看，那一些星星多么像飞得高高的萤火虫，他们在星河中快乐地游荡，在星河的四面八方亮起照明灯。

　　多么可爱而又顽皮的星星啊！

　　今天，吃完晚饭，我坐在屋顶乘凉。

　　在无意间看到了繁星点点的天空。天上的星星漂亮极了：有的一闪即逝：有的三五成群的在做游戏；有的两三个在一起窃窃私语；有的像闪闪发光的钻石；有的孤零零的我总是一遍一遍好奇地数着。星星们眨着眼睛，好象在笑我傻。

　　月亮多么皎洁，多么温柔，像美丽动人的仙子。她笑得那么美，那么甜，竟笑弯了腰。

　　今天，晚上洗完澡，我待着没事做，就跑到阳台上躺着数星星。

　　9点半时，妈妈叫我睡觉，我说：“屋里太闷了，我在外面睡，可以不？”妈妈就说；”随你便。“

　　过了一会儿。 我睡不着就起来数天上的星星，数着，数着，我发现越晚越多星星。后来，我还发现北边的星星好像一把勺子，这时，月亮越来越圆了。我想：”要我能摘到月亮和星星，该多还啊！“

　　数着天上的星星，一颗，两颗。数着，数着，我就睡着了！呵~

　　哥哥工作了一天，他都西山后面去休息了。月亮说：“星星妹妹我们去帮哥哥把大地照亮。”星星妹妹说：“好吧！我让迷失方向的人回到家。”

　　她们来到边，星星向眨眨，向星星眨眨，眨着眨着鱼儿就睡着了。

　　她们来到森林里。星星向眨眨眼睛，向星星眨眨眼睛，眨着眨着小鸟就睡着了。

　　星星和月亮看见小明在认认真真的写字，月亮说：“星星妹妹，你们别打扰他。”星星说：“我们陪陪他吧。”月亮说：“好吧。”

　　一个夏天的夜晚，小熊、小兔、和小猴子坐着月亮船去数星星。

　　小熊说：“我坐在月亮船的最前面，我先数吧。”一颗星，二颗星……他一直数到几百个，可是星星一眨一眨地怎么也数不清。小兔说：“还是我来数吧。”一、二、三、四……小兔扳着手指头也没有数过来。聪明的小猴子说：“咱们谁也数不清这么多的星星。”

　　他们坐着月亮船在星星之间飘来飘去。玩得可开心啦！

　　满天的小星星就像深蓝色的天幕下缀满一颗颗夺目的宝石，撒下晶莹柔和的光辉，大地上的一切都变得那么雅致，那么幽静。

　　满天密密麻麻的小星星，落在镜子似的河面上，像珍珠玛瑙，闪闪发光。

　　星星虽然离我们很遥远，但是他们总是尽自己的力量，把点点滴滴的光明投向人间，不由的使人想起哪些千千万万和星星一样默默无闻地为人类贡献一份光和热的人们

　　走啊，一起走，我们去看星星，晚风已吹进我们的心，眼睛已看见天空中闪闪发光的星星。

　　走啊，去看星星，星星是我们的伙伴，星星的衣裳是如此光亮，星星的家园是如此的大，星星的朋友是如此的多，看见星星，就像走进了另一个世界

　　我们看见星星在家园玩耍，发出高兴的笑声，我们看见星星在歌唱 跳舞，发出优美而动听的音乐声。

　　去看星星，一路发出笑声

　　去看星星，有看不完的美丽景色。

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