在我们的宇宙中，暗能量约占70%，暗物质约占25%，而我们熟悉的、构成恒星和星系以及它们之间的介质的普通物质仅占约5%。这些普通物质都属于重子。其实，即便是普通物质，我们也不能说已经完全了解。比如，还有所谓的“丢失的重子（missing baryon）”问题。对于暗能量和暗物质，则更几乎是“两眼一抹黑”。我们知道暗能量驱动了宇宙加速膨胀、暗物质主宰了宇宙的引力场，为重子气体聚集形成星系提供了必要的“温床”。但是，目前为止，所有基于引力效应之外的暗物质探测实验都没有发现它们存在的确切证据。目前很少有人怀疑暗物质的存在，但它还是笼罩在神秘之中，因为它似乎处处在显示存在感（引力），却又处处在跟人们捉迷藏（电磁力）。暗物质究竟是不是一种粒子？它们除了引力之外还有没有别的相互作用？它们是冷的，温的，还是热的？为了回答这些问题，人们需要一些“探针”来把暗物质的效应转换成可以观测的信号。近些年，速度声学振荡（Velocity Acoustic Oscillations, 简称VAO）作为一种有潜力的宇宙学探针，引起了越来越多的关注。
“速度声学振荡”是个听起来有点陌生的词，不过，“重子声学振荡”（Baryon Acoustic Oscillations，简称BAO）现象已为很多人所熟悉，并在宇宙学测量中广为应用。其实，二者源自同样的物理过程。我们知道，宇宙的演化历史中经历过复合时期、黑暗时期、黎明时期、再电离时期等阶段，直至演化为今天的宇宙。在复合时期之前，宇宙中的重子处于等离子体状态，跟光子紧密地耦合在一起，大量的光子为这种光子-重子流体提供了很大的压强。在这种压强和引力的共同作用下，声波在宇宙中形成了如水面涟漪一样的密度场结构，并在退耦之后仍在重子气体中保留了下来。但暗物质相互作用微弱，没有压强，只在引力作用下运动，这个过程造成了宇宙早期暗物质跟重子的速度之间存在差异。在复合时期，这个速度差异的典型幅度大概是每秒30千米，随着宇宙的膨胀而衰减。到了宇宙黎明时期，降低到了约0.5千米每秒。而到了今天，则降低到了约30米每秒。
这个重子气体与暗物质之间的速度差有什么可观测的效应呢？它可以影响第一代恒星的形成。第一代恒星主要形成于宇宙黎明时期，它们的宿主暗物质晕的质量都比较小，一般也就几十万倍太阳质量，这和今天宇宙中动辄上万亿倍太阳质量的星系暗晕不可同日而语。在这样小的暗物质晕里面形成恒星是不太容易的，因为要形成恒星，需要暗物质晕从周围的环境中获得足够的重子气体，而重子跟暗物质之间的速度差会阻碍这一过程。在速度差大的区域内，暗物质晕更难获得气体，也就更难形成第一代恒星。因此，第一代恒星的多少实际上就反应了速度差的大小。
理论上来说，如果能够观测到第一代恒星在不同位置的数量变化，扣除掉密度场对这种变化的影响，就可以推出速度场的结构来。但实际上这是很困难的，因为距离遥远，要直接观测到这些小暗晕中的少量第一代恒星本身并不容易。万幸的是：中性氢产生的波长为21厘米的谱线给了我们另外的观测机会！富含氢元素的星系际介质可以产生21厘米信号，当然宇宙早期产生的这些21厘米信号今天已经随着宇宙膨胀红移到了更长的波长，但我们仍可观测它们。而第一代恒星产生的莱曼光子和它们死亡之后形成的黑洞产生的X射线都会影响21厘米信号，从而在21厘米信号里留下自己的“蛛丝马迹”。也就是说，借助第一代恒星，再借助21厘米信号，本来难以测量的速度场，有机会在宇宙黎明时期露出真容。在这个过程中，第一代恒星的作用就像显影剂一样，把不可见的重子和暗物质之间的速度差，转换成了可见的21厘米信号的亮温度。而这一信号，有可能被正在建造中的世界上最大的射电望远镜平方公里阵列（SKA）所探测到。