Наблюдение за рождением первых звезд и галактик было целью астрономов на протяжении десятилетий. Это объяснит эволюцию Вселенной.
Ассоциация Кембриджский университеткоманда создала метод, который позволит им увидеть и изучить первые звезды сквозь водородные облака, покрывавшие Вселенную примерно через 378,000 XNUMX лет после Большого взрыва. Их методология, являющаяся частью эксперимента REACH (Радиоэксперимент по анализу космического водорода), повысит качество и надежность наблюдений с радиотелескопов, глядя на этот новый ключевой момент в развитии Вселенной.
Доктор Элой де Лера Аседо из Кембриджской Кавендишской лаборатории, ведущий автор статьи, сказал: «В то время, когда образовались первые звезды, Вселенная была в основном пуста и состояла в основном из Гидрирование и гелий. Из-за гравитации элементы в конечном итоге соединились вместе из-за гравитации, и условия были подходящими для ядерного синтеза, в результате которого образовались первые звезды. Но они были окружены облаками так называемого нейтрального водорода, которые хорошо поглощают свет, поэтому трудно обнаружить или наблюдать свет непосредственно за облаками».
«Действительный результат потребует новой физики, чтобы объяснить его из-за температуры газообразного водорода, которая должна быть намного ниже, чем позволяет наше нынешнее понимание Вселенной. В качестве альтернативы необъяснимое повышение температуры фонового излучения, обычно считающееся хорошо известным Космического микроволнового фона – может быть причиной».
«Последствия будут огромными, если мы сможем подтвердить, что сигнал, обнаруженный в этом более раннем эксперименте, исходил от первых звезд».
Астрономы исследуют 21-сантиметровую линию, сигнатуру электромагнитного излучения водорода в космосе. ранняя Вселенная, исследовать этот этап Эволюция Вселенной, который часто называют Космический Рассвет. Они ищут радиосигнал, который сравнивает излучение водорода с излучением за водородным туманом.
Метод, созданный учеными, использует байесовскую статистику для идентификации космологического сигнала в присутствии помех телескопа и общего шума неба, что позволяет различать сигналы. Для этого понадобились самые современные методики и технологии из разных областей.
Они использовали моделирование, чтобы имитировать реальное наблюдение с использованием нескольких антенн, что повышает надежность данных — более ранние наблюдения полагались на одну антенну.
де Лера Аседо сказал: «Наш метод совместно анализирует данные с нескольких антенн и в более широком диапазоне частот, чем эквивалентные современные инструменты. Этот подход даст нам необходимую информацию для нашего байесовского анализа данных».
«По сути, мы забыли о традиционных стратегиях проектирования и вместо этого сосредоточились на разработке телескопа, подходящего для того, как мы планируем анализировать данные — что-то вроде обратного дизайна. Это могло бы помочь нам измерять вещи от Космической Зари до эпохи реионизации, когда Гидрирование в Вселенная был реионизирован».
Строительство телескопа в настоящее время завершается в радиозаповеднике Кару в Южной Африке, месте, выбранном из-за отличных условий для радионаблюдений за небом. Это далеко от антропогенных радиочастотных помех, таких как телевизионные и FM-радиосигналы.
Профессор де Вильерс, один из руководителей проекта в Стелленбосском университете в Южной Африке, сказал: «Хотя антенная технология, используемая для этого прибора, довольно проста, суровые и удаленные условия развертывания, а также строгие допуски, необходимые при производстве, делают этот проект очень сложным для работы».
Он добавил: «Мы очень рады видеть, насколько хорошо система будет работать, и полностью уверены, что сможем сделать это неуловимое обнаружение».
Справочник журнала:
- Э. де Лера Аседо и др.: «Радиометр REACH для обнаружения 21-сантиметрового водородного сигнала с красным смещением z ≈ 7.5–28». Астрономия природы (июль 2022 г.). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
