Å observere fødselen til de første stjernene og galaksene har vært et mål for astronomer i flere tiår. Det vil forklare utviklingen av universet.
De University of Cambridgeteamet har laget en teknikk som vil gjøre dem i stand til å se og studere de første stjernene gjennom hydrogenskyene som dekket universet rundt 378,000 XNUMX år etter Big Bang. Metodikken deres, en del av REACH (Radio Experiment for Analysis of Cosmic Hydrogen) eksperimentet, vil forbedre kvaliteten og påliteligheten til observasjoner fra radioteleskoper som ser på denne nye nøkkeltiden i universets utvikling.
Dr. Eloy de Lera Acedo fra Cambridges Cavendish Laboratory, avisens hovedforfatter, sa: "På den tiden da de første stjernene ble dannet, var universet stort sett tomt og består hovedsakelig av hydrogen og helium. På grunn av tyngdekraften kom elementene til slutt sammen på grunn av tyngdekraften, og forholdene lå til rette for kjernefysisk fusjon, som dannet de første stjernene. Men de var omgitt av skyer av såkalt nøytralt hydrogen, som absorberer lys godt, så det er vanskelig å oppdage eller observere lyset bak skyene direkte.»
"Det faktiske resultatet ville kreve ny fysikk for å forklare det på grunn av temperaturen til hydrogengassen, som burde være mye kjøligere enn vår nåværende forståelse av universet ville tillate. Alternativt, en uforklarlig høyere temperatur på bakgrunnsstrålingen – vanligvis antatt å være den velkjente Kosmisk mikrobølgebakgrunn – kan være årsaken.»
"Implikasjonene ville være enorme hvis vi kan bekrefte at signalet som ble funnet i det tidligere eksperimentet var fra de første stjernene."
Astronomer undersøker 21-centimeterslinjen, en elektromagnetisk strålingssignatur fra hydrogen i tidlig univers, for å forske på dette stadiet av Universets utvikling, som ofte omtales som Kosmisk daggry. De søker etter et radiosignal som sammenligner strålingen fra hydrogenet med strålingen bak hydrogentåka.
Teknikken laget av forskere bruker Bayesiansk statistikk for å identifisere et kosmologisk signal i nærvær av teleskopinterferens og generell himmelstøy, slik at signalene kan skilles. For å gjøre dette har det vært nødvendig med state-of-the-art teknikker og teknologier fra forskjellige felt.
De brukte simuleringer for å etterligne en reell observasjon ved bruk av flere antenner, noe som forbedrer påliteligheten til dataene – tidligere observasjoner har vært avhengig av en enkelt antenne.
de Lera Acedo sa, «Vår metode analyserer i fellesskap data fra flere antenner og over et bredere frekvensbånd enn tilsvarende gjeldende instrumenter. Denne tilnærmingen vil gi oss den nødvendige informasjonen for vår Bayesianske dataanalyse."
"I hovedsak glemte vi tradisjonelle designstrategier og fokuserte i stedet på å designe et teleskop tilpasset måten vi planlegger å analysere dataene på - noe som en omvendt design. Dette kan hjelpe oss å måle ting fra det kosmiske morgengryet og inn i reioniseringens epoke når hydrogen i Universe ble reionisert."
Teleskopets konstruksjon blir for tiden ferdigstilt ved Karoo-radioreservatet i Sør-Afrika, et sted som er valgt for sine utmerkede forhold for radioobservasjoner av himmelen. Det er langt fra menneskeskapt radiofrekvensinterferens, som fjernsyns- og FM-radiosignaler.
Professor de Villiers, medleder for prosjektet ved University of Stellenbosch i Sør-Afrika, sa: "Selv om antenneteknologien som brukes for dette instrumentet er ganske enkel, gjør det harde og eksterne distribusjonsmiljøet, og de strenge toleransene som kreves i produksjonen, dette til et veldig utfordrende prosjekt å jobbe med."
Han la til: "Vi er ekstremt spente på å se hvor godt systemet vil fungere og har full tillit til at vi vil gjøre den unnvikende oppdagelsen."
Tidsreferanse:
- E. de Lera Acedo et al.: 'REACH-radiometeret for å detektere 21-cm hydrogensignalet fra rødforskyvning z ≈ 7.5–28.' Naturstjernen (juli 2022). GJØR JEG: 10.1038/s41550-022-01709-9
