Mokslininkų komanda, dirbanti su „Murchison Widefield Array“ (WMA) radijo teleskopu, bando rasti signalą iš pirmųjų Visatos žvaigždžių. Tos pirmosios žvaigždės susiformavo po Visatos tamsiųjų amžių. Norėdami sužinoti savo pirmąją šviesą, tyrėjai ieško signalo iš neutralaus vandenilio - dujų, kurios dominavo Visatoje po tamsiųjų amžių.
Reikėjo šiek tiek laiko, kol susiformavo pirmosios žvaigždės. Po Didžiojo sprogimo Visata buvo nepaprastai karšta; per karšta, kad susidarytų atomai. Be atomų negalėjo būti žvaigždžių. Praėjus maždaug 377 000 metų po Didžiojo sprogimo, Visata išsiplėtė ir pakankamai atvėso, kad atomai galėtų susidaryti, daugiausia neutralus vandenilis, turintis mažai helio. (Ir ličio pėdsakai.) Po to, Reionizacijos epochoje, pradėjo formuotis ankstyviausios žvaigždės.
Norint rasti neįmanomą to neutralaus vandenilio signalą, MWA buvo iš naujo sukonfigūruotas. MWA yra atokioje Vakarų Australijoje ir turėjo 2048 radijo antenas, išdėstytas į 128 „plyteles“, kai ji pradėjo veikti 2013 m. Kad būtų galima medžioti dėl nemandagaus neutralaus vandenilio signalo, plytelių skaičius buvo padvigubintas iki 256, o visas rinkinys buvo pertvarkyta. Visi duomenys iš šių imtuvų yra perduodami į superkompiuterį, vadinamą „Correlator“.
Naujame leidinyje, kuris turi būti paskelbtas „Astrophysical Journal“, pateikiami pirmosios duomenų analizės iš naujai sukonfigūruoto masyvo rezultatai. Straipsnis pavadintas „Pirmojo sezono MWA II fazės EoR galios spektro rezultatai per„ Redshift 7 “. Pagrindinis tyrėjas yra Brauno universiteto doktorantas Wenyang Li.
Šis tyrimas buvo skirtas suprasti neutralaus vandenilio signalo stiprumą. Analizė nustatė žemiausią to signalo ribą, kuri yra pagrindinis rezultatas ieškant silpno signalo.
„Mes galime užtikrintai teigti, kad jei neutralus vandenilio signalas būtų buvęs stipresnis už ribą, kurią mes nustatėme dokumente, tada teleskopas ją būtų aptikęs“, - teigė Jonathanas Poberis, Browno universiteto fizikos docentas ir atitinkamas šio leidinio autorius. naujas popierius. „Šie atradimai gali mums padėti dar labiau apriboti laiką, kada baigėsi kosminiai tamsieji amžiai ir atsirado pirmosios žvaigždės“.
Nepaisant to, kas atrodo kaip tikslus ankstyvosios Visatos įvykių grafikas, mūsų supratime yra didelių spragų. Mes žinome, kad po tamsiųjų amžių prasidėjo Reionizacijos epocha. Tada atomų susidarymas lėmė, kad Visatoje atsirado pirmosios struktūros, tokios kaip žvaigždės, nykštukinės galaktikos ir kvazariai. Kai tie objektai susiformavo, jų šviesa pasklido po Visatą ir vėl jonizavo neutralų vandenilį. Po to iš tarpžvaigždinės erdvės dingo neutralus vandenilis.
Mokslininkai nori sužinoti, kaip pasikeitė neutralus vandenilis, kai tamsieji amžiai užleido vietą Reionizacijos epochai, o Reionizacijos epocha atsiskleidė. Pirmosios žvaigždės, susiformavusios Visatoje, buvo struktūros, kurią matome šiandien, blokai, ir kad jas suprastų, mokslininkams reikia surasti signalą iš to ankstyvojo neutralaus vandenilio.
Bet tai nėra lengva. Signalas yra silpnas, ir jį rasti reikia ypač jautrių detektorių. Nors neutralus vandenilis iš pradžių skleidė savo spinduliuotę 21 cm ilgio bangoje, signalas buvo ištemptas dėl Visatos išsiplėtimo. Dabar jis yra apie 2 metrus. Šį 2 metrų signalą dabar lengva pamesti iš daugybės kitų panašių signalų - tiek natūralių, tiek žmogaus sukeltų. Štai kodėl MWA yra atokioje Australijoje, kad ją izoliuotų nuo kiek įmanoma didesnio radijo triukšmo.
„Visi šie kiti šaltiniai yra daugybės laipsnių stipresni už signalą, kurį bandome aptikti“, - sakė Poberis. "Duomenims užteršti pakanka net FM radijo signalo, kuris atsispindi virš lėktuvo, kuris praeina virš teleskopo."
Čia atsiranda superkompiuterio „Correlator“ apdorojimo galia. Jis gali atsikratyti užteršimo signalų, taip pat atsižvelgti į paties MWA pobūdį.
„Jei žiūrėsime į skirtingus radijo dažnius ar bangos ilgį, teleskopas elgsis šiek tiek kitaip“, - teigė Poberis. „Teleskopo atsako koregavimas yra be galo svarbus norint atskirti astrofizinius teršalus ir dominantį signalą“.
Masyvo pertvarkymas, duomenų analizės metodai, superkompiuterio galia ir sunkus tyrėjų darbas davė rezultatų. Straipsnyje pateikiama nauja viršutinė neutralaus vandenilio signalo riba. Tai yra antras kartas, kai mokslininkai, dirbantys su MWA, išleido naują, labiau suderintą ribą. Tęsdami pažangą, mokslininkai tikisi rasti patį nemandagų signalą.
„Ši analizė rodo, kad antrojo etapo atnaujinimas turėjo daug norimo poveikio ir kad nauji analizės metodai pagerins būsimą analizę“, - sakė Poberis. „Tai, kad MWA dabar paskelbė dvi geriausias signalo ribas, suteikia impulsą minčiai, kad šis eksperimentas ir jo metodas daug žada“.
Daugiau:
- Pranešimas spaudai: Mokslininkai prisiartina arčiau nei kada nors anksčiau, kad signalizuotų iš kosminės aušros
- Tyrimo dokumentas: Pirmojo sezono MWA II fazės EoR galios spektro rezultatai per „Redshift 7“
- MIT Haystack observatorija: Reionizacijos epocha
- Žurnalas „Kosmosas“: Ankstyvųjų „Galaxy“ taškų reionizacijos era
