كانت مراقبة ولادة النجوم والمجرات الأولى هدفًا لعلماء الفلك لعقود. سوف يشرح تطور الكون.
• جامعة كامبريدجابتكر فريق العمل تقنية تمكنهم من رؤية ودراسة النجوم الأولى من خلال سحب الهيدروجين التي غطت الكون بعد حوالي 378,000 سنة من الانفجار العظيم. ستعمل منهجيتهم ، وهي جزء من تجربة REACH (تجربة الراديو لتحليل الهيدروجين الكوني) ، على تحسين جودة وموثوقية الملاحظات من التلسكوبات الراديوية التي تبحث في هذا الوقت الرئيسي الجديد في تطور الكون.
قال الدكتور إلوي دي ليرا أسيدو من مختبر كافنديش في كامبريدج ، المؤلف الرئيسي للورقة: "في الوقت الذي تشكلت فيه النجوم الأولى ، كان الكون في الغالب فارغًا ومكونًا في الغالب من الهدرجة والهيليوم. بسبب الجاذبية ، اجتمعت العناصر في النهاية بسبب الجاذبية ، وكانت الظروف مناسبة للاندماج النووي ، الذي شكل النجوم الأولى. لكنها كانت محاطة بسحب من الهيدروجين المحايد ، والتي تمتص الضوء جيدًا ، لذلك من الصعب اكتشاف أو ملاحظة الضوء خلف الغيوم مباشرة. "
"النتيجة الفعلية تتطلب فيزياء جديدة لتفسيرها بسبب درجة حرارة غاز الهيدروجين ، والتي يجب أن تكون أكثر برودة بكثير مما يسمح به فهمنا الحالي للكون. بدلاً من ذلك ، درجة حرارة أعلى غير مفسرة لإشعاع الخلفية - يُفترض عادةً أنها معروفة جيدًا خلفية الميكروويف الكونية - يمكن أن يكون السبب ".
"ستكون الآثار هائلة إذا تمكنا من التأكد من أن الإشارة التي تم العثور عليها في تلك التجربة السابقة كانت من النجوم الأولى."
يبحث علماء الفلك في الخط البالغ طوله 21 سم ، وهو إشارة إشعاع كهرومغناطيسي من الهيدروجين في المحيط الهادي الكون المبكر، للبحث في هذه المرحلة من تطور الكون، والذي يشار إليه كثيرًا باسم الفجر الكوني. إنهم يبحثون عن إشارة راديو تقارن الإشعاع الصادر من الهيدروجين بالإشعاع خلف ضباب الهيدروجين.
تستخدم التقنية التي أنشأها العلماء إحصائيات بايز لتحديد إشارة كونية في وجود تداخل التلسكوب وضوضاء السماء العامة ، مما يسمح بتمييز الإشارات. للقيام بذلك ، كانت هناك حاجة إلى أحدث التقنيات والتقنيات من مختلف المجالات.
استخدموا المحاكاة لتقليد ملاحظة حقيقية باستخدام هوائيات متعددة ، مما يحسن موثوقية البيانات - اعتمدت الملاحظات السابقة على هوائي واحد.
قال دي ليرا أسيدو ، تقوم طريقتنا بتحليل البيانات بشكل مشترك من هوائيات متعددة وعبر نطاق تردد أوسع من الأجهزة الحالية المكافئة. سيوفر لنا هذا النهج المعلومات اللازمة لتحليل بيانات بايز ".
"في الجوهر ، لقد نسينا استراتيجيات التصميم التقليدية وبدلاً من ذلك ركزنا على تصميم تلسكوب مناسب للطريقة التي نخطط بها لتحليل البيانات - شيء يشبه التصميم العكسي. يمكن أن يساعدنا هذا في قياس الأشياء من الفجر الكوني وحتى حقبة إعادة التأين عندما الهدرجة في ال الكون تم إعادة تأينه ".
يجري حاليًا الانتهاء من بناء التلسكوب في محمية راديو كارو في جنوب إفريقيا ، وهو موقع تم اختياره لظروفه الممتازة لعمليات المراقبة اللاسلكية للسماء. إنه بعيد عن تداخل الترددات اللاسلكية من صنع الإنسان ، مثل إشارات الراديو والتلفزيون FM.
قال البروفيسور دي فيلييه ، الرئيس المشارك للمشروع في جامعة ستيلينبوش في جنوب إفريقيا: "على الرغم من أن تقنية الهوائي المستخدمة في هذه الأداة بسيطة نوعًا ما ، إلا أن بيئة النشر القاسية والبعيدة ، والتفاوتات الصارمة المطلوبة في التصنيع ، تجعل هذا المشروع صعبًا للغاية للعمل عليه."
وأضاف: "نحن متحمسون للغاية لمعرفة مدى جودة أداء النظام ولدينا ثقة كاملة في أننا سنقوم بهذا الاكتشاف بعيد المنال."
المرجع مجلة:
- E. de Lera Acedo وآخرون: "مقياس إشعاع REACH لاكتشاف إشارة الهيدروجين التي يبلغ قطرها 21 سم من الانزياح الأحمر z ≈ 7.5–28." طبيعة علم الفلك (يوليو 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
