Спостереження за народженням перших зірок і галактик було метою астрономів протягом десятиліть. Це пояснить еволюцію Всесвіту.
Команда Кембриджський університетКоманда дослідників створила техніку, яка дозволить їм побачити та вивчити перші зірки крізь водневі хмари, які вкрили Всесвіт приблизно через 378,000 XNUMX років після Великого вибуху. Їхня методологія, яка є частиною експерименту REACH (Радіоексперимент для аналізу космічного водню), покращить якість і надійність спостережень за допомогою радіотелескопів у цьому новому ключовому періоді розвитку Всесвіту.
Доктор Елой де Лера Аседо з Кавендішської лабораторії Кембриджа, провідний автор статті, сказав: «У той час, коли утворилися перші зірки, Всесвіт був здебільшого порожнім і складався переважно з Гідрування і гелій. Через гравітацію елементи врешті-решт об’єдналися завдяки гравітації, і виникли відповідні умови для ядерного синтезу, який утворив перші зірки. Але вони були оточені хмарами так званого нейтрального водню, які добре поглинають світло, тому важко виявити або спостерігати світло за хмарами безпосередньо».
«Фактичний результат вимагатиме нової фізики, щоб пояснити його через температуру водню, який має бути набагато холоднішим, ніж дозволяє наше поточне розуміння Всесвіту. Як альтернатива, непояснена вища температура фонового випромінювання – як правило, вважається добре відомою Космічна мікрохвильова фону – може бути причиною».
«Наслідки будуть величезними, якщо ми зможемо підтвердити, що сигнал, виявлений у тому попередньому експерименті, був від перших зірок».
Астрономи досліджують 21-сантиметрову лінію, сигнатуру електромагнітного випромінювання водню в ранній Всесвіт, для дослідження цього етапу в Еволюція Всесвіту, який часто називають Космічний світанок. Вони шукають радіосигнал, який порівнює випромінювання від водню з випромінюванням за водневим туманом.
Техніка, створена вченими, використовує статистику Байєса для ідентифікації космологічного сигналу за наявності перешкод телескопа та загального шуму неба, що дозволяє розрізняти сигнали. Для цього були потрібні найсучасніші техніки та технології з різних галузей.
Вони використовували моделювання, щоб імітувати реальне спостереження з використанням кількох антен, що покращує надійність даних – попередні спостереження покладалися на одну антену.
де Лера Аседо сказала, «Наш метод спільно аналізує дані з кількох антен і в більш широкому діапазоні частот, ніж еквівалентні поточні інструменти. Цей підхід дасть нам необхідну інформацію для аналізу байєсівських даних».
«По суті, ми забули про традиційні стратегії проектування і натомість зосередилися на розробці телескопа, який би відповідав тому, як ми плануємо аналізувати дані – щось на зразок інверсного дизайну. Це може допомогти нам вимірювати речі від Космічної Зорі до епохи реіонізації Гідрування в Всесвіт було реіонізовано».
Будівництво телескопа зараз завершується в радіозаповіднику Кару в Південній Африці, місці, обраному через чудові умови для радіоспостережень неба. Це далеко від радіочастотних перешкод, створених людиною, таких як телевізійні та FM-радіосигнали.
Професор де Вільєрс, співкерівник проекту в Університеті Стелленбоша в Південній Африці, сказав: «Хоча технологія антени, яка використовується для цього інструменту, є досить простою, суворі та віддалені умови розгортання, а також строгі допуски, необхідні під час виробництва, роблять цей проект дуже складним для роботи».
Він додав: «Ми дуже раді побачити, наскільки добре працюватиме система, і повністю впевнені, що зможемо це невловиме виявлення».
Довідка з журналу:
- E. de Lera Acedo та ін.: «Радіометр REACH для виявлення 21-см сигналу водню від червоного зміщення z ≈ 7.5–28». Природа астрономії (липень 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
