Ensimmäisten tähtien ja galaksien syntymän tarkkaileminen on ollut tähtitieteilijöiden tavoite vuosikymmeniä. Se selittää maailmankaikkeuden evoluution.
- University of CambridgeTiimi on luonut tekniikan, jonka avulla he voivat nähdä ja tutkia ensimmäisiä tähtiä vetypilvien läpi, jotka peittivät universumin noin 378,000 XNUMX vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Heidän menetelmänsä, joka on osa REACH-koetta (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), parantaa radioteleskooppien havaintojen laatua ja luotettavuutta, kun tarkastellaan tätä uutta avainaikaa universumin kehityksessä.
Tohtori Eloy de Lera Acedo Cambridgen Cavendish Laboratorysta, paperin johtava kirjoittaja, sanoi: "Silloin kun ensimmäiset tähdet muodostuivat, maailmankaikkeus oli enimmäkseen tyhjä ja koostui enimmäkseen vety ja heliumia. Painovoiman vuoksi elementit lopulta yhdistyivät painovoiman vuoksi, ja olosuhteet olivat oikeat ydinfuusiolle, joka muodosti ensimmäiset tähdet. Mutta niitä ympäröivät niin sanotut neutraalit vetypilvet, jotka imevät valoa hyvin, joten on vaikea havaita tai tarkkailla valoa suoraan pilvien takana.
"Todellinen tulos vaatisi uutta fysiikkaa sen selittämiseen vetykaasun lämpötilan vuoksi, jonka pitäisi olla paljon viileämpi kuin nykyinen ymmärryksemme maailmankaikkeudesta sallisi. Vaihtoehtoisesti taustasäteilyn selittämätön korkeampi lämpötila – tyypillisesti oletetaan olevan hyvin tunnettu Kosminen mikroaaltouuni tausta – voi olla syynä."
"Seuraukset olisivat valtavat, jos voimme vahvistaa, että tuossa aikaisemmassa kokeessa löydetty signaali oli peräisin ensimmäisistä tähdistä."
Tähtitieteilijät tutkivat 21 senttimetrin viivaa, vedyn sähkömagneettista säteilyä. varhainen universumi, tutkia tätä vaihetta Universumin evoluutio, jota kutsutaan usein nimellä Kosminen Dawn. He etsivät radiosignaalia, joka vertaa vedyn säteilyä vetysumun takana olevaan säteilyyn.
Tutkijoiden luoma tekniikka käyttää Bayesin tilastoja kosmologisen signaalin tunnistamiseen kaukoputken häiriön ja yleisen taivaan kohinan läsnä ollessa, mikä mahdollistaa signaalien erottamisen. Tätä varten on vaadittu uusinta tekniikkaa ja teknologiaa eri aloilta.
He käyttivät simulaatioita jäljitelläkseen todellista havaintoa useilla antenneilla, mikä parantaa tietojen luotettavuutta – aikaisemmat havainnot ovat perustuneet yhteen antenniin.
de Lera Acedo sanoi: ”Menetelmämme analysoi yhdessä dataa useista antenneista ja laajemmalta taajuuskaistalta kuin vastaavat nykyiset instrumentit. Tämä lähestymistapa antaa meille tarvittavat tiedot Bayesin data-analyysiämme varten.
"Pohjimmiltaan unohdimme perinteiset suunnittelustrategiat ja keskityimme sen sijaan suunnittelemaan kaukoputkea, joka sopii tapaan, jolla aiomme analysoida dataa - jotain käänteistä suunnittelua. Tämä voisi auttaa meitä mittaamaan asioita kosmisesta aamunkoitosta ja reionisaation aikakauteen asti vety vuonna CasinoUniverse ionisoitiin uudelleen."
Teleskoopin rakennetta viimeistellään parhaillaan Karoon radioreservaatissa Etelä-Afrikassa, joka on valittu erinomaisten olosuhteiden vuoksi taivaan radiohavainnointiin. Se on kaukana ihmisen aiheuttamista radiotaajuushäiriöistä, kuten televisio- ja FM-radiosignaaleista.
Professori de Villiers, hankkeen toinen johtaja Stellenboschin yliopistosta Etelä-Afrikasta, sanoi: "Vaikka tässä instrumentissa käytetty antennitekniikka on melko yksinkertainen, ankara ja etäkäyttöympäristö sekä valmistuksessa vaadittavat tiukat toleranssit tekevät tästä projektista erittäin haastavan."
Hän lisäsi: "Olemme erittäin innoissamme nähdessämme, kuinka hyvin järjestelmä toimii, ja olemme täysin varmoja, että teemme tämän vaikeasti havaittavan havainnon."
Lehden viite:
- E. de Lera Acedo ym.: "REACH-radiometri 21 cm:n vetysignaalin havaitsemiseen punasiirtymästä z ≈ 7.5–28." Luontoympäristö (heinäkuu 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
