Тим научника који раде с радио-телескопом Мурцхисон Видефиелд Арраи (ВМА) покушавају да пронађу сигнал првих звезда Универзума. Прве звезде настале након мрачног века Универзума. Да би пронашли своју прву светлост, истраживачи траже сигнал од неутралног водоника, гаса који је доминирао Универзумом након мрачних векова.
Требало је неко време да се појаве прве звезде. После Великог праска, свемир је био изузетно врућ; превише вруће да би се формирали атоми. Без атома не би могло бити звезда. Тек око 377.000 година након Великог праска, Универзум се проширио и охладио довољно да се формирају атоми, углавном неутрални водоник, са мало хелијума. (И трагови литијума.) Након тога, најраније звезде су почеле да се формирају током Епохе реионизације.
Да би се пронашао неухватљиви сигнал из тог неутралног водоника, МВА је реконфигурисан. МВА је у удаљеној западној Аустралији и имала је 2048 радио антена распоређених у 128 „плочица“ када је започео са радом 2013. Да би се ловио неухватљиви неутрални водоник сигнал, број плочица је удвостручен на 256, а цео низ је преуређен. Сви подаци са ових пријемника шаљу се у суперрачунало звано Корелатор.
Нови рад који ће бити објављен у Астрофизичком часопису представља резултате прве анализе података из ново конфигурисаног низа. Рад је насловљен „Резултати прве сезоне МВА фазе ИИ ЕоР снага спектра снаге на Редсхифт-у 7.“ Водећи истраживач је Венианг Ли, доктор доктора на Универзитету Бровн.
Ово истраживање имало је за циљ разумевање јачине сигнала из неутралног водоника. Анализа је поставила најнижу границу за тај сигнал, што је кључни резултат у тражењу самог слабог сигнала.
„Са поуздањем можемо рећи да ако је сигнал неутралног водоника био јачи од границе коју смо поставили у раду, телескоп би га препознао“, рекао је Јонатхан Побер, доцент физике на Универзитету Бровн и одговарајући аутор при Нови папир. "Ови налази могу нам помоћи да додатно ограничимо време када су се космичке мрачне године завршиле и појавиле се прве звезде."
Упркос томе што изгледа као детаљан временски оквир догађаја у раном Универзуму, постоје значајне празнине у нашем разумевању. Знамо да је након мрачног века почела епоха реионизације. Тада је формирање атома довело до појаве првих структура у Универзуму, попут звезда, патуљастих галаксија и квазара. Како су се ти објекти формирали, њихова се светлост ширила кроз Универзум, реионизирајући неутрални водоник. Након тога је неутрални водоник нестао из међузвезданог простора.
Научници желе да знају како се неутрални водоник мењао како је Мрачни век уступио место Епохи Реионизације, а Епоха Реионизације се одвијала. Прве звезде које су се формирале у Универзуму су биле блокови структуре коју данас видимо, а да би их разумели, научници морају да пронађу сигнал из тог раног неутралног водоника.
Али то није лако. Сигнал је слаб, и потребни су му изузетно осетљиви детектори да би се пронашао. Иако је неутрални водоник у почетку емитирао своје зрачење на таласној дужини од 21 цм, сигнал је растегнут због ширења Универзума. Сада је око 2 метра. Тај сигнал од 2 метра сада се лако губи међу мноштвом других сигнала попут њега, природних и узрокованих људима. Због тога се МВА налази у далекој Аустралији, како би је изоловао од што је више могуће радио-буке.
„Сви ови други извори су многоструко већи од сигнала који покушавамо да откријемо“, рекао је Побер. "Чак је и ФМ радио сигнал који се одбија од авиона који би могао проћи изнад телескопа довољан да контаминира податке."
Овде долази процесорска моћ суперрачунара Цоррелатор. Он има моћ одбацивања контаминирајућих сигнала, као и за обраду природе саме МВА.
"Ако посматрамо различите радио фреквенције или таласне дужине, телескоп се понаша мало другачије", рекао је Побер. "Исправљање реакције телескопа је апсолутно критично за извођење раздвајања астрофизичких контаминаната и сигнала од интереса."
Реконфигурација низа, технике анализе података, снага супер-рачунара и напоран рад истраживача дали су резултате. У раду је представљена нова горња граница за сигнал од неутралног водоника. Ово је други пут да су научници који раде са МВА објавили нови, прецизније подешени лимит. Уз континуирани напредак, научници се надају да ће пронаћи и сам неухватљив сигнал.
„Ова анализа показује да је надоградња две фазе имала много својих жељених ефеката и да ће нове технике анализе побољшати будуће анализе“, рекао је Побер. "Чињеница да је МВА сада објавила две најбоље границе на сигналу даје замах идеји да овај експеримент и његов приступ имају пуно обећања."
Више:
- Изјава за штампу: Научници инчни ближе него икад да сигнализирају из космичке зоре
- Истраживачки рад: Резултати прве сезоне МВА фазе ИИ ЕоР спектра снаге на Редсхифт-у 7
- МИТ Хаистацк Обсерватори: епоха реионизације
- Свемирски магазин: Рана галаксијска тачка поновне реакционализације
