התבוננות בלידת הכוכבים והגלקסיות הראשונים הייתה מטרה של אסטרונומים במשך עשרות שנים. זה יסביר את התפתחות היקום.
אל האני אוניברסיטת קיימברידג'הצוות של החברה יצר טכניקה שתאפשר להם לראות ולחקור את הכוכבים הראשונים דרך ענני המימן שכיסו את היקום כ-378,000 שנים לאחר המפץ הגדול. המתודולוגיה שלהם, חלק מניסוי REACH (ניסוי רדיו לניתוח מימן קוסמי), תשפר את האיכות והאמינות של תצפיות מטלסקופי רדיו המתבוננים בזמן מפתח חדש זה בהתפתחות היקום.
ד"ר אלוי דה לרה אסדו ממעבדת קוונדיש של קיימברידג', המחבר הראשי של העיתון, אמר, "בתקופה שבה נוצרו הכוכבים הראשונים, היקום היה ברובו ריק והורכב ברובו הידרוגנציה והליום. בגלל כוח הכבידה, היסודות בסופו של דבר התאחדו בגלל כוח הכבידה, והתנאים היו נכונים להיתוך גרעיני, שיצר את הכוכבים הראשונים. אבל הם היו מוקפים בעננים של מימן נייטרלי כביכול, שסופגים אור היטב, כך שקשה לזהות או לצפות באור שמאחורי העננים ישירות".
"התוצאה בפועל תדרוש פיזיקה חדשה כדי להסביר אותה בגלל הטמפרטורה של גז המימן, שאמורה להיות הרבה יותר קרירה ממה שההבנה הנוכחית שלנו של היקום מאפשרת. לחלופין, טמפרטורה גבוהה יותר בלתי מוסברת של קרינת הרקע - בדרך כלל מניחים שהיא הידועה רקע קוסמי למיקרוגל - יכול להיות הסיבה."
"ההשלכות יהיו עצומות אם נוכל לאשר שהאות שנמצא בניסוי מוקדם יותר היה מהכוכבים הראשונים."
אסטרונומים חוקרים את קו 21 סנטימטר, חתימת קרינה אלקטרומגנטית ממימן היקום המוקדם, לחקור את השלב הזה של ה האבולוציה של היקום, אשר מכונה לעתים קרובות את שחר קוסמי. הם מחפשים אות רדיו שמשווה את הקרינה מהמימן לקרינה מאחורי ערפל המימן.
הטכניקה שנוצרה על ידי מדענים משתמשת בסטטיסטיקה בייסיאנית כדי לזהות אות קוסמולוגי בנוכחות הפרעות טלסקופ ורעש שמיים כללי, מה שמאפשר להבחין בין האותות. לשם כך נדרשו טכניקות וטכנולוגיות חדישות מתחומים שונים.
הם השתמשו בסימולציות כדי לחקות תצפית אמיתית באמצעות מספר אנטנות, מה שמשפר את מהימנות הנתונים - תצפיות קודמות הסתמכו על אנטנה אחת.
דה לרה אסדו אמר, "השיטה שלנו מנתחת במשותף נתונים ממספר אנטנות ולרוחב פס תדרים רחב יותר ממכשירי זרם מקבילים. גישה זו תיתן לנו את המידע הדרוש לניתוח הנתונים הבייסיאניים שלנו."
"בעצם, שכחנו מאסטרטגיות עיצוב מסורתיות ובמקום זאת התמקדנו בתכנון טלסקופ המתאים לדרך בה אנו מתכננים לנתח את הנתונים - משהו כמו עיצוב הפוך. זה יכול לעזור לנו למדוד דברים מהשחר הקוסמי ועד לעידן של יינון מחדש מתי הידרוגנציה ב עולם יונן מחדש."
בימים אלה מסתיימת בניית הטלסקופ בשמורת הרדיו קארו בדרום אפריקה, מיקום שנבחר בשל התנאים המצוינים שלו לתצפיות רדיו בשמים. זה רחוק מהפרעות תדרי רדיו מתוצרת אדם, כגון אותות רדיו וטלוויזיה FM.
פרופסור דה וילייר, מוביל שותף של הפרויקט באוניברסיטת סטלנבוש בדרום אפריקה, אמר: "למרות שטכנולוגיית האנטנה המשמשת למכשיר זה היא די פשוטה, סביבת הפריסה הקשה והמרוחקת, והסובלנות המחמירה הנדרשת בייצור, הופכים את זה לפרויקט מאתגר מאוד לעבוד עליו."
הוא הוסיף: "אנחנו נרגשים מאוד לראות עד כמה המערכת תפעל ויש לנו ביטחון מלא שנבצע את הזיהוי החמקמק הזה."
עיון ביומן:
- E. de Lera Acedo וחב': 'מד הרדיו של REACH לזיהוי אות המימן של 21 ס"מ מהיסט לאדום z ≈ 7.5–28." טבע אסטרונומיה (יולי 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
