Sen, miljoniem gadu pirms pirmās zvaigznes iedegšanās, viss Visums bija tumsas jūra.
Sākot apmēram 400 000 gadu pēc Lielā sprādziena un ilgst simtiem miljonu gadu, šis tā saucamais Visuma tumšais laikmets iezīmēja pēdējo reizi, kad tukša telpa patiešām bija tukša; nav planētu, nav saules, nav galaktiku un nav dzīvības - tikai ūdeņraža atomu migla, ko izveidojis Lielais sprādziens un atstāts slīdēt pa tumsu.
Mūsdienās teleskopi visā pasaulē mēģina uztvert šo primāro ūdeņradi (pazīstamu kā neitrālo ūdeņradi), lai precīzi noteiktu brīdi, kad tumšie laikmeti beidzot beidzās un veidojas pirmās galaktikas. Kaut arī šie senie atomi joprojām ir nenotverami, pētnieku grupa Austrālijas aizkrauklā, iespējams, ir tuvinājusies to atrašanai nekā jebkad agrāk.
Saskaņā ar jauno pētījumu, kas publicēts pirmsdrukas datu bāzē arXiv un drīz parādīsies Astrophysical Journal, astronomi izmantoja Murchison Widefield Array (MWA) radioteleskopu, lai līdzotos dziļi kosmiskajā pagātnē, meklējot neitrāla ūdeņraža paraksta viļņa garumu. Viņi neatrada meklēto - tomēr, izmantojot jaunus iestatījumus teleskopa nesen atjauninātajā blokā, komanda noteica visu laiku zemāko neitrāla ūdeņraža signāla stipruma robežu.
"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 pētījuma līdzautors Jonathans Pībers, Brauna universitātes fizikas profesora asistents Rodas sala. Tas nozīmē, ka šo seno molekulu medības joprojām turpinās, un tagad pētnieki zina, ka neitrāla ūdeņraža pēdas ir pat vājākas, nekā paredzēts.
Pirmie atomi
Enerģija, kas plūst cauri agrīnajam Visumam, bija tik spēcīga, ka katram atomam bija izlauzti elektroni, dodot tiem pozitīvu lādiņu. Pirmais no šiem atomiem bija pozitīvi lādēts ūdeņraža jons. Simtiem tūkstošu gadu laikā Visums pietiekami atdzisa un paplašinājās, lai šie ūdeņraža joni varētu atgūt elektronus, atkal kļūstot neitrāliem. Tiek uzskatīts, ka šie neitrālie ūdeņraža atomi ir kosmisko tumšo laikmetu dominējošā iezīme. (Galu galā, kad pietiekami daudz no tām salipās kopā, lai veidotu pirmās zvaigznes, atomi atkal tika jonizēti ar enerģiju, kuru izstaroja no šīm zvaigznēm.)
Zinātnieki zina, ka neitrāls ūdeņradis izstaro starojumu ar viļņa garumu 21 centimetrs - tomēr, tā kā Visums ir paplašinājies pēdējo 12 miljardu gadu laikā, arī šie viļņu garumi ir izstiepti. Jaunā pētījuma autori lēsa, ka neitrāla ūdeņraža viļņa garums ir izstiepies līdz aptuveni 2 metriem - un tas ir signāls, ko viņi meklēja debesīs, lai izmantotu MWA.
Problēma ir tā, ka ir daudz avotu (gan cilvēku radītiem, gan debess), kas izstaro vienā un tajā pašā viļņa garumā.
"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, kas iet virs teleskopa."
Tātad, Pūbers un viņa kolēģi uzrakstīja vienādojumu komplektu, lai savos novērojumos identificētu un atsijātu šos piesārņotājus. Pēc vairāk nekā 1200 radioviļņu momentuzņēmumu uzņemšanas no debesīm, pētnieki noteica, ka katrs 2 metru izmešu pēdas nāk no kaut kurienes, izņemot neitrālo ūdeņradi, kuru viņi meklēja.
Kamēr vērtīgais atomu signāls paliek neatklāts, jaunajam pētījumam izdodas sašaurināt to, kā nākotnē vajadzētu izskatīties neitrāla ūdeņraža meklējumiem. Pēc pētnieku domām, šie rezultāti skaidri norāda, ka MWA eksperimenti ved šo medību pa pareizo ceļu. Ar turpmāku pētījumu palīdzību drīz varētu atklāt kosmisko tumšo laikmetu pēdējās relikvijas.
