Kartais būti astronomu lengva. Kai jūsų dangaus taikinys yra kažkas paprasto ir ryškaus, žaidimas gali būti gana nesudėtingas: nukreipkite teleskopą į daiktą ir tiesiog laukite, kol užvirs visi sultingi fotonai.
Tačiau kartais būti astronomu yra sunku, pavyzdžiui, kai bandai ištirti pirmąsias žvaigždes, pasirodančias visatoje. Jie yra per toli ir per silpni, kad matytųsi tiesiogiai su teleskopu (net ir labai padidėjęs Džeimso Webo kosminis teleskopas galės pamatyti tik pirmąsias galaktikas, susikaupusią šviesą iš šimtų milijardų žvaigždžių). Iki šiol neturime jokių pastebėjimų apie pirmąsias žvaigždes, kurios yra didžiausia kliūtis.
Taigi, astronomai užsiima šiek tiek kosminiu žvilgsniu.
Prieš formuojant pirmąsias žvaigždes (tiksli data yra neaiški, nes mes to dar nepastebėjome, bet įtariame, kad tai įvyko maždaug prieš trylika milijardų metų), visata buvo sudaryta beveik vien iš gryno, neteisingo neutralaus vandenilio: pavienių elektronų, surištų į pavieniai protonai tobulai harmonijoje.
Bet tada pasirodė pirmosios žvaigždės ir išliejo savo didelės energijos spinduliuotę visame kosmose, užtvindydamos Visatą gausiais rentgeno ir gama spinduliais. Ši intensyvi radiacija išardė neutralų vandenilį, paversdama jį plona, bet karšta plazma, kurią matome šių dienų visatoje. Šis procesas, žinomas kaip Reionizacijos epocha, prasidėjo mažomis dėmelėmis, kurios ilgainiui apėmė kosmosą, tarsi keistų burbuliukų krūva.
Visa tai žavi, bet kaip astronomai iš tikrųjų gali nustatyti šį procesą? Jie tai gali padaryti atlikdami nedidelį neutralaus vandenilio triuką: jis skleidžia radiaciją labai specifiniu dažniu - 1420 MHz dažniu, kuris atitinka 21 centimetro bangos ilgį. Prieš pasirodant pirmosioms žvaigždėms internete, neutralios dujos šią 21 cm spinduliuotę išsiurbė iš kaušo, o signalas pamažu mažėjo, kai Visata tapo plazma.
Skamba kaip planas, išskyrus a) šis signalas yra neįtikėtinai silpnas ir b) bajilijonas kitų dalykų Visatoje skleidžia radiaciją panašiais dažniais, įskaitant mūsų radiją Žemėje.
Norint atskirti erzinantį triukšmą nuo sultingo kosmologinio signalo, reikia surinkti daugybę duomenų ir išsijoti per astronominę 21 cm adatos šieno kamino vietą. Šiuo metu neturime galimybių atlikti aptikimo - reikės laukti naujos kartos radijo teleskopų, tokių kaip kvadratinio kilometro masyvas, tačiau dabartinės observatorijos, tokios kaip „Murchison Widefield Array“ Vakarų Australijoje, kloja visus būtinus pagrindus.
Įskaitant 200 TB duomenų pateikimą per pirmąjį praėjimą, kurį šiuo metu analizuoja vieni galingiausių superkompiuterių pasaulyje.
