Opazovanje rojstva prvih zvezd in galaksij je že desetletja cilj astronomov. Pojasnil bo razvoj vesolja.
O University of CambridgeNjegova ekipa je ustvarila tehniko, ki jim bo omogočila videti in preučevati prve zvezde skozi vodikove oblake, ki so pokrivali vesolje približno 378,000 let po velikem poku. Njihova metodologija, ki je del eksperimenta REACH (Radijski eksperiment za analizo kozmičnega vodika), bo izboljšala kakovost in zanesljivost opazovanj iz radijskih teleskopov v tem novem ključnem času v razvoju vesolja.
Dr. Eloy de Lera Acedo iz laboratorija Cavendish v Cambridgeu, vodilni avtor prispevka, je dejal, »V času, ko so nastale prve zvezde, je bilo vesolje večinoma prazno in sestavljeno večinoma iz vodik in helij. Zaradi gravitacije so se elementi sčasoma združili zaradi gravitacije in pogoji so bili pravi za jedrsko fuzijo, ki je oblikovala prve zvezde. Vendar so bili obdani z oblaki tako imenovanega nevtralnega vodika, ki dobro absorbirajo svetlobo, zato je težko neposredno zaznati ali opazovati svetlobo za oblaki.«
»Dejanski rezultat bi zahteval novo fiziko, da bi to razložil zaradi temperature vodikovega plina, ki bi moral biti veliko nižji, kot bi dopuščalo naše trenutno razumevanje vesolja. Druga možnost je nepojasnjena višja temperatura sevanja ozadja – za katero se običajno domneva, da je dobro znana Kozmično mikrovalovno ozadje – bi lahko bil vzrok.”
"Posledice bi bile velike, če bi lahko potrdili, da je bil signal, ki smo ga našli v prejšnjem poskusu, od prvih zvezd."
Astronomi raziskujejo 21-centimetrsko črto, elektromagnetni podpis sevanja vodika v zgodnje vesolje, za raziskovanje te stopnje Razvoj vesolja, ki se pogosto imenuje Kozmična zora. Iščejo radijski signal, ki primerja sevanje vodika s sevanjem za vodikovo meglo.
Tehnika, ki so jo ustvarili znanstveniki, uporablja Bayesovo statistiko za identifikacijo kozmološkega signala v prisotnosti motenj teleskopa in splošnega šuma neba, kar omogoča razlikovanje signalov. Za to so bile potrebne najsodobnejše tehnike in tehnologije z različnih področij.
Uporabili so simulacije za posnemanje resničnega opazovanja z uporabo več anten, kar izboljša zanesljivost podatkov – prejšnja opazovanja so temeljila na eni sami anteni.
de Lera Acedo je rekla, »Naša metoda skupaj analizira podatke iz več anten in v širšem frekvenčnem pasu kot enakovredni trenutni instrumenti. Ta pristop nam bo dal potrebne informacije za našo Bayesovo analizo podatkov.
»V bistvu smo pozabili na tradicionalne strategije oblikovanja in se namesto tega osredotočili na oblikovanje teleskopa, ki je primeren za način, na katerega nameravamo analizirati podatke – nekaj takega kot inverzna zasnova. To bi nam lahko pomagalo meriti stvari od kozmične zore do dobe reionizacije vodik v Vesolje je bil reioniziran."
Konstrukcija teleskopa se trenutno zaključuje v radijskem rezervatu Karoo v Južni Afriki, lokaciji, izbrani zaradi odličnih pogojev za radijsko opazovanje neba. Daleč je od radiofrekvenčnih motenj, ki jih povzroči človek, kot so televizijski in FM radijski signali.
Profesor de Villiers, sovodja projekta na Univerzi Stellenbosch v Južni Afriki, je dejal: "Čeprav je tehnologija antene, ki se uporablja za ta instrument, precej preprosta, je zaradi težkega in oddaljenega okolja za namestitev ter strogih toleranc, ki se zahtevajo v proizvodnji, to zelo zahteven projekt za delo."
Dodal je še: "Zelo smo navdušeni nad tem, kako dobro bo sistem deloval, in smo popolnoma prepričani, da bomo to izmuzljivo zaznali."
Referenca dnevnika:
- E. de Lera Acedo et al.: 'Radiometer REACH za zaznavanje 21-cm vodikovega signala iz rdečega premika z ≈ 7.5–28.' Narava astronomija (julij 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
