رصد تولد اولین ستارگان و کهکشان ها برای دهه ها هدف ستاره شناسان بوده است. این تکامل کیهان را توضیح خواهد داد.
La دانشگاه کمبریجاین تیم تکنیکی ایجاد کرده است که آنها را قادر می سازد اولین ستاره ها را از طریق ابرهای هیدروژنی که حدود 378,000 سال پس از انفجار بزرگ کیهان را پوشانده اند، ببینند و مطالعه کنند. روش آنها، بخشی از آزمایش REACH (آزمایش رادیویی برای تجزیه و تحلیل هیدروژن کیهانی)، کیفیت و قابلیت اطمینان مشاهدات از تلسکوپ های رادیویی را بهبود می بخشد که به این زمان کلیدی جدید در توسعه کیهان نگاه می کنند.
دکتر Eloy de Lera Acedo از آزمایشگاه کاوندیش کمبریج، نویسنده اصلی مقاله، گفت: "در زمان شکل گیری اولین ستاره ها، جهان عمدتاً خالی بود و بیشتر از هیدروژن و هلیوم به دلیل گرانش، عناصر در نهایت به دلیل گرانش گرد هم آمدند و شرایط برای همجوشی هسته ای که اولین ستارگان را تشکیل داد، فراهم شد. اما آنها توسط ابرهایی از به اصطلاح هیدروژن خنثی احاطه شده بودند که نور را به خوبی جذب می کنند، بنابراین تشخیص یا مشاهده مستقیم نور پشت ابرها دشوار است.
نتیجه واقعی به دلیل دمای گاز هیدروژن که باید بسیار سردتر از درک فعلی ما از کیهان باشد، نیاز به فیزیک جدید برای توضیح آن دارد. از طرف دیگر، دمای بالاتر غیرقابل توضیح تشعشع پس زمینه - معمولاً فرض می شود که به خوبی شناخته شده است. پس زمینه مایکروویو کیهانی - می تواند علت باشد.
«اگر بتوانیم تأیید کنیم که سیگنالی که در آن آزمایش قبلی یافت شد، از اولین ستاره‌ها بود، پیامدها بسیار بزرگ خواهند بود.»
ستاره شناسان خط 21 سانتی متری را بررسی می کنند، یک نشانه تابش الکترومغناطیسی از هیدروژن در کیهان اولیه، برای تحقیق در این مرحله از تکامل کیهان، که غالباً به آن اشاره می شود طلوع کیهانی. آنها به دنبال یک سیگنال رادیویی هستند که تشعشعات هیدروژن را با تشعشعات پشت مه هیدروژنی مقایسه می کند.
تکنیک ایجاد شده توسط دانشمندان از آمار بیزی برای شناسایی یک سیگنال کیهانی در حضور تداخل تلسکوپ و نویز عمومی آسمان استفاده می‌کند و امکان تشخیص سیگنال‌ها را فراهم می‌کند. برای این کار به تکنیک ها و فناوری های روز در زمینه های مختلف نیاز است.
آنها از شبیه سازی برای تقلید یک مشاهده واقعی با استفاده از آنتن های متعدد استفاده کردند، که قابلیت اطمینان داده ها را بهبود می بخشد - مشاهدات قبلی بر یک آنتن تکیه می کردند.
د لرا آسدو گفت، روش ما به طور مشترک داده‌ها را از چندین آنتن و در یک باند فرکانس وسیع‌تر از ابزارهای فعلی مشابه تجزیه و تحلیل می‌کند. این رویکرد اطلاعات لازم را برای تجزیه و تحلیل داده های بیزی به ما می دهد.
در اصل، ما استراتژی‌های طراحی سنتی را فراموش کردیم و به جای آن بر طراحی تلسکوپ مناسب با روشی که برای تجزیه و تحلیل داده‌ها برنامه‌ریزی می‌کنیم متمرکز شدیم – چیزی شبیه طراحی معکوس. این می تواند به ما کمک کند تا چیزها را از طلوع کیهانی و تا دوره یونیزه شدن مجدد اندازه گیری کنیم هیدروژن در جهان دوباره یونیزه شد.»
ساخت این تلسکوپ در حال حاضر در ذخیره‌گاه رادیویی Karoo در آفریقای جنوبی در حال نهایی شدن است، مکانی که به دلیل شرایط عالی برای رصد رادیویی آسمان انتخاب شده است. به دور از تداخل فرکانس رادیویی ساخت بشر، مانند سیگنال های تلویزیونی و رادیویی FM است.
پروفسور دو ویلیرز، یکی از رهبران این پروژه در دانشگاه استلنبوش در آفریقای جنوبی، گفت: اگرچه فناوری آنتن مورد استفاده برای این ابزار نسبتاً ساده است، اما محیط سخت و از راه دور استقرار، و تلورانس های سخت مورد نیاز در ساخت، این پروژه را به یک پروژه بسیار چالش برانگیز تبدیل می کند.
وی افزود: ما بسیار هیجان زده هستیم که ببینیم این سیستم چقدر خوب عمل خواهد کرد و اطمینان کامل داریم که این تشخیص گریزان را انجام خواهیم داد.
مرجع مجله:
- E. de Lera Acedo و همکاران: "رادیومتر REACH برای تشخیص سیگنال هیدروژن 21 سانتی متری از انتقال به سرخ z ≈ 7.5-28." نجوم طبیعت (ژوئیه 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
