Zinātnieku komanda, kas strādā ar Murchison Widefield Array (WMA) radioteleskopu, mēģina atrast signālu no Visuma pirmajām zvaigznēm. Šīs pirmās zvaigznes izveidojās pēc Visuma tumšajiem laikiem. Lai atrastu savu pirmo gaismu, pētnieki meklē signālu no neitrāla ūdeņraža - gāzes, kas dominēja Visumā pēc tumšajiem laikiem.
Pagāja laiks, līdz izveidojās pirmās zvaigznes. Pēc lielā sprādziena Visums bija ārkārtīgi karsts; pārāk karsts, lai veidotos atomi Bez atomiem nevarētu būt zvaigznes. Tikai aptuveni 377 000 gadu pēc Lielā sprādziena Visums bija paplašinājies un pietiekami atdzisis, lai atomi veidotu lielākoties neitrālu ūdeņradi ar nelielu hēliju. (Un litija pēdas.) Pēc tam, sākoties reionizācijai, sāka veidoties agrākās zvaigznes.
Lai atrastu nenotveramo signālu no šī neitrālā ūdeņraža, MWA tika pārkonfigurēts. MWA atrodas attālajā Rietumaustrālijā, un, sākot darbību 2013. gadā, tajā bija 2048 radioantenas, kas bija sakārtotas 128 “flīzēs”. Lai meklētu nenotveramo neitrālo ūdeņraža signālu, flīžu skaits tika dubultots līdz 256, un viss bloks bija pārkārtots. Visi dati no šiem uztvērējiem tiek ievadīti superdatorā ar nosaukumu Correlator.
Jauns raksts, kas jāpublicē Astrofizikas žurnālā, iepazīstina ar datiem no tikko konfigurētā masīva pirmās analīzes. Darba nosaukums ir “Pirmās sezonas MWA II fāzes EoR enerģijas spektra rezultāti Redshift 7”. Vadošais pētnieks ir Wenyang Li, Brauna universitātes doktorants.
Šī pētījuma mērķis bija izprast neitrāla ūdeņraža signāla stiprumu. Analīze ir noteikusi zemāko robežu šim signālam, kas ir galvenais rezultāts paša vājā signāla meklējumos.
"Mēs varam ar pārliecību teikt, ka, ja neitrālais ūdeņraža signāls būtu kaut kas spēcīgāks par robežu, ko mēs noteicām rakstā, tad teleskops to būtu atklājis," sacīja Džonatans Pībers, Brauna universitātes fizikas docents un atbilstošais autors. jauns papīrs. "Šie atklājumi var mums palīdzēt vēl vairāk ierobežot laiku, kad beidzās kosmiskie tumšie laikmeti un parādījās pirmās zvaigznes."
Neskatoties uz to, kas izskatās pēc detalizēta notikumu grafika agrīnajā Visumā, mūsu izpratnē ir būtiskas nepilnības. Mēs zinām, ka pēc tumšajiem laikiem sākās atjaunošanās laikmets. Tad atomu veidošanās rezultātā parādījās pirmās struktūras Visumā, piemēram, zvaigznes, punduru galaktikas un kvazāri. Kad šie objekti veidojās, to gaisma izplatījās pa Visumu, atkārtoti jonizējot neitrālo ūdeņradi. Pēc tam neitrāls ūdeņradis pazuda no starpzvaigžņu telpas.
Zinātnieki vēlas uzzināt, kā mainījās neitrālais ūdeņradis, kad tumšie laiki padevās reionizācijas laikmetam un izvērsās reionizācijas laikmets. Pirmās zvaigznes, kas veidojās Visumā, bija mūsdienu struktūras struktūras bloki, un, lai tās saprastu, zinātniekiem jāatrod signāls no šī agrīnā neitrālā ūdeņraža.
Bet tas nav viegli. Signāls ir vājš, un tā atrašanai nepieciešami īpaši jutīgi detektori. Lai arī sākotnēji neitrāls ūdeņradis izstaroja savu radiāciju 21 cm viļņa garumā, Visuma izplešanās dēļ signāls ir izstiepts. Tagad tas ir aptuveni 2 metri. Šis 2 metru signāls tagad ir viegli pazudis starp daudziem citiem līdzīgiem signāliem - gan dabiskiem, gan cilvēku radītiem. Tāpēc MWA atrodas attālajā Austrālijā, lai to izolētu no pēc iespējas lielāka radio trokšņa.
"Visi šie citi avoti ir daudzkārt lielāki nekā signāls, kuru mēs cenšamies atklāt," sacīja Pībers. "Datu piesārņošanai pietiek pat ar FM radio signālu, kas atstarojas no lidmašīnas un kas iet virs teleskopa."
Šeit rodas superdatora Correlator pārstrādes jauda. Tam ir spēks atbrīvoties no piesārņojošajiem signāliem, kā arī ņemt vērā pašas MWA raksturu.
"Ja mēs skatāmies uz dažādām radiofrekvencēm vai viļņu garumiem, teleskops uzvedas nedaudz savādāk," sacīja Pībers. "Teleskopa reakcijas korekcija ir absolūti kritiska, lai veiktu astrofizisko piesārņotāju un interesējošā signāla atdalīšanu."
Masīva pārkonfigurēšana, datu analīzes paņēmieni, superdatora jauda un pētnieku smagais darbs deva rezultātus. Rakstā parādīta jauna neitrāla ūdeņraža signāla augšējā robeža. Šī ir otrā reize, kad zinātnieki, kas strādā ar MWA, ir izlaiduši jaunu, precīzāk pielāgotu limitu. Turpinot progresu, zinātnieki cer pats atrast nenotveramo signālu.
"Šī analīze parāda, ka otrā posma jaunināšanai bija daudz vēlamo efektu un ka jaunās analīzes metodes uzlabos turpmāko analīzi," sacīja Pībers. "Fakts, ka MWA tagad ir publicējis divus labākos signāla ierobežojumus, dod impulsu idejai, ka šim eksperimentam un tā pieejai ir daudz solījumu."
Vairāk:
- Preses relīze: Zinātnieki dodas tuvāk nekā jebkad, lai signalizētu no kosmiskās rītausmas
- Pētniecības darbs: Pirmās sezonas MWA II fāzes EoR enerģijas spektra rezultāti Redshift 7
- MIT siena kaudzes observatorija: atjaunošanās laikmets
- Žurnāls “Kosmoss”: Galaktikas agrīnā noteikšanas punktu reionizācijas laikmets
