Mengamati kelahiran bintang dan galaksi pertama telah menjadi tujuan para astronom selama beberapa dekade. Ini akan menjelaskan evolusi alam semesta.
Grafik University of CambridgeTim telah menciptakan teknik yang memungkinkan mereka untuk melihat dan mempelajari bintang-bintang pertama melalui awan hidrogen yang menutupi alam semesta sekitar 378,000 tahun setelah Big Bang. Metodologi mereka, bagian dari eksperimen REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), akan meningkatkan kualitas dan keandalan pengamatan dari teleskop radio yang melihat waktu penting baru ini dalam pengembangan Semesta.
Dr. Eloy de Lera Acedo dari Laboratorium Cavendish Cambridge, penulis utama makalah tersebut, mengatakan, “Pada saat bintang-bintang pertama terbentuk, Semesta sebagian besar kosong dan sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium. Karena gravitasi, unsur-unsur akhirnya bersatu karena gravitasi, dan kondisinya tepat untuk fusi nuklir, yang membentuk bintang-bintang pertama. Tetapi mereka dikelilingi oleh awan yang disebut hidrogen netral, yang menyerap cahaya dengan baik, sehingga sulit untuk mendeteksi atau mengamati cahaya di balik awan secara langsung.”
“Hasil sebenarnya akan membutuhkan fisika baru untuk menjelaskannya karena suhu gas hidrogen, yang seharusnya jauh lebih dingin daripada pemahaman kita tentang Semesta saat ini. Atau, suhu radiasi latar yang lebih tinggi yang tidak dapat dijelaskan – biasanya dianggap sebagai yang paling terkenal Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik – bisa jadi penyebabnya.”
“Implikasinya akan sangat besar jika kita dapat memastikan bahwa sinyal yang ditemukan dalam percobaan sebelumnya berasal dari bintang pertama.”
Para astronom menyelidiki garis 21 sentimeter, tanda radiasi elektromagnetik dari hidrogen di alam semesta awal, untuk meneliti tahap ini Evolusi alam semesta, yang sering disebut sebagai Fajar Kosmik. Mereka mencari sinyal radio yang membandingkan radiasi dari hidrogen dengan radiasi di balik kabut hidrogen.
Teknik yang dibuat oleh para ilmuwan menggunakan statistik Bayesian untuk mengidentifikasi sinyal kosmologis di hadapan gangguan teleskop dan kebisingan langit umum, yang memungkinkan sinyal untuk dibedakan. Untuk melakukan ini, diperlukan teknik dan teknologi mutakhir dari berbagai bidang.
Mereka menggunakan simulasi untuk meniru pengamatan nyata menggunakan beberapa antena, yang meningkatkan keandalan data – pengamatan sebelumnya mengandalkan satu antena.
de Lera Acedo berkata, “Metode kami bersama-sama menganalisis data dari beberapa antena dan melintasi pita frekuensi yang lebih luas daripada instrumen saat ini yang setara. Pendekatan ini akan memberi kami informasi yang diperlukan untuk analisis data Bayesian kami.”
“Intinya, kami melupakan strategi desain tradisional dan malah berfokus pada perancangan teleskop yang sesuai dengan cara kami berencana menganalisis data – sesuatu seperti desain terbalik. Ini bisa membantu kita mengukur hal-hal dari Fajar Kosmik dan ke zaman reionisasi ketika hidrogen dalam Alam semesta direionisasi.”
Konstruksi teleskop saat ini sedang diselesaikan di cagar radio Karoo di Afrika Selatan, lokasi yang dipilih karena kondisinya yang sangat baik untuk pengamatan radio di langit. Jauh dari gangguan frekuensi radio buatan manusia, seperti sinyal televisi dan radio FM.
Profesor de Villiers, salah satu pemimpin proyek di Universitas Stellenbosch di Afrika Selatan, mengatakan: “Meskipun teknologi antena yang digunakan untuk instrumen ini agak sederhana, lingkungan penyebaran yang keras dan jarak jauh, dan toleransi ketat yang diperlukan dalam pembuatannya, menjadikan ini proyek yang sangat menantang untuk dikerjakan.”
Dia menambahkan: “Kami sangat bersemangat untuk melihat seberapa baik kinerja sistem dan memiliki keyakinan penuh bahwa kami akan membuat deteksi yang sulit dipahami.”
Referensi Jurnal:
- E. de Lera Acedo dkk.: 'Radiometer REACH untuk mendeteksi sinyal hidrogen 21 cm dari pergeseran merah z 7.5–28.' Astronomi Alam (Juli 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
