Esimeste tähtede ja galaktikate sünni jälgimine on astronoomide eesmärk olnud aastakümneid. See selgitab universumi arengut.
. Cambridge'i Ülikooltiim on loonud tehnika, mis võimaldab neil näha ja uurida esimesi tähti läbi vesinikupilvede, mis katsid universumit umbes 378,000 XNUMX aastat pärast Suurt Pauku. Nende metoodika, mis on osa REACH-i (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen) eksperimendist, parandab raadioteleskoopide vaatluste kvaliteeti ja usaldusväärsust, vaadates seda uut võtmeaega universumi arengus.
Doktor Eloy de Lera Acedo Cambridge'i Cavendishi laborist, töö juhtiv autor, ütles: "Ajal, mil tekkisid esimesed tähed, oli universum enamasti tühi ja koosnes peamiselt sellest vesinik ja heelium. Gravitatsiooni tõttu ühinesid elemendid lõpuks gravitatsiooni tõttu ja tingimused olid sobivad tuumasünteesiks, millest tekkisid esimesed tähed. Kuid neid ümbritsesid nn neutraalse vesiniku pilved, mis neelavad hästi valgust, nii et pilvede taga olevat valgust on raske otse tuvastada või jälgida.
"Tegelik tulemus nõuaks selle selgitamiseks uut füüsikat gaasilise vesiniku temperatuuri tõttu, mis peaks olema palju jahedam, kui meie praegune arusaam universumist lubaks. Teise võimalusena võib taustakiirguse seletamatu kõrgem temperatuur – tavaliselt eeldatakse, et see on üldtuntud Kosmiline mikrolaineahi taust - see võib olla põhjus."
"Mõju oleks tohutu, kui saaksime kinnitada, et selles varasemas katses leitud signaal pärines esimestest tähtedest."
Astronoomid uurivad 21-sentimeetrist joont, mis on vesiniku elektromagnetkiirgus. varajane universum, et uurida selle etapi Universumi evolutsioon, mida sageli nimetatakse Kosmiline koidik. Nad otsivad raadiosignaali, mis võrdleb vesiniku kiirgust vesiniku udu taga oleva kiirgusega.
Teadlaste loodud tehnika kasutab Bayesi statistikat kosmoloogilise signaali tuvastamiseks teleskoobi häirete ja üldise taevamüra juuresolekul, võimaldades signaale eristada. Selleks on vaja olnud eri valdkondade tipptasemel tehnikaid ja tehnoloogiaid.
Nad kasutasid simulatsioone, et jäljendada tegelikku vaatlust mitme antenni abil, mis parandab andmete usaldusväärsust – varasemad vaatlused on tuginenud ühele antennile.
de Lera Acedo ütles: "Meie meetod analüüsib ühiselt mitme antenni andmeid ja laiemat sagedusriba kui samaväärsed praegused instrumendid. See lähenemisviis annab meile vajaliku teabe meie Bayesi andmete analüüsiks.
"Sisuliselt unustasime traditsioonilised disainistrateegiad ja keskendusime selle asemel teleskoobi projekteerimisele, mis sobib andmete analüüsimise viisiga – umbes nagu pöördkujundus. See võib aidata meil mõõta asju alates kosmilisest koidikust kuni reioniseerumise ajastuni vesinik aasta Universum reioniseeriti."
Teleskoobi konstruktsioon on praegu lõpetamisel Lõuna-Aafrika Vabariigis Karoo raadioreservis, mis on valitud suurepäraste tingimuste tõttu taeva raadiovaatluste jaoks. See on kaugel inimese tekitatud raadiosagedushäiretest, nagu televisiooni- ja FM-raadiosignaalid.
Lõuna-Aafrika Stellenboschi ülikooli projekti kaasjuht professor de Villiers ütles: "Kuigi selle instrumendi jaoks kasutatav antennitehnoloogia on üsna lihtne, muudab karm ja kaugkasutuse keskkond ning tootmisel nõutavad ranged tolerantsid selle projekti väga keeruliseks."
Ta lisas: "Oleme väga põnevil, et näeme, kui hästi süsteem toimib, ja oleme täiesti kindlad, et teeme selle tabamatu tuvastamise."
Ajakirja viide:
- E. de Lera Acedo jt: REACH-radiomeeter 21 cm vesiniku signaali tuvastamiseks punanihkest z ≈ 7.5–28. Looduse astronoomia (juuli 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
