Visums ne vienmēr bija tik labi apgaismots. Tam bija savi tumšie laikmeti, vēl dienās pirms zvaigžņu un galaktiku veidošanās. Problēma ir tā, ka šajā laika posmā cauri Visumam nav redzamas gaismas.
Tagad astronomu komanda, kuru vada Dr Benjamin McKinley no Starptautiskā radioastronomijas pētījumu centra (ICRAR) un Kurtina universitātes, izmanto Mēnesi, lai palīdzētu šos noslēpumus atbloķēt.
Visumam ir savs vēsturisks laika grafiks, un, lai izprastu šo jauno pētījumu, ir jāapskata šis laika grafiks. Pēc tam, kad lielais sprādziens sāka mainīties, bija aptuveni 377 000 gadu, kad nekas daudz nenotika. Vēl nebija izveidojušās zvaigznes, un fotonu pārvietošanās bija pārāk karsta. Šai pirmajai laika daļai ir viegli atmiņā paliekošs nosaukums “Early Universe”.
Aptuveni 377 000 gadu zīmē Visums bija pietiekami atdzisis, lai tas kļūtu caurspīdīgs. Tajā laikā Visumā valdīja enerģētiski ūdeņraža atomi. Viņiem atdziestot, ūdeņradis atbrīvoja fotonus. Šī laika fotoni ir zināmi kā kosmiskais mikroviļņu fons (CMB). CMB ir tāda veida kā liela mirkļa zibspuldze, kas iespiesta uz kosmosa fona.
377 000 gadu zīme ir tā vieta, kur sākās tumšie laiki, un tā turpinājās līdz aptuveni 1 miljarda gada atzīmei. To sauc par Tumšajiem laikiem, jo nebija zvaigžņu un, protams, nebija zvaigžņu. CMB gaismu deva, bet tas mums neliecina par to, kas mums jāzina. Par laimi, tas viss ūdeņradis, kas bija atdzisis un atstāja CMB astronomu izpētei, vēl nebija izdarīts. Šie ūdeņradis tagad bija neitrāls, bet tie joprojām izdalīja neregulāru fotonu, un šie fotoni ir zināmi kā neitrāla ūdeņraža 21 cm spin līnija. Phew! Ievelc elpu.
Kas mūs pieved pie šī jaunā pētījuma. Šis neitrālais ūdeņradis ir daudz izpētīts, jo tas ir visdaudzsološākais ceļš Visuma sākuma dienu izpētei. Problēma ir tā, ka signāls ir ļoti vājš, un to aizēno citi priekšplānā esoši citi spilgti astrofiziski objekti. Ar tā mērīšanai izmantotajiem instrumentiem tiek ieviesti arī sistemātiski efekti, kas jāsamazina. Un tieši par to ir šis pētījums.
Autori norāda, ka šis ir pirmais rakstu sērijā par šo pētījumu. Mēness un Piena ceļa izmantošana, kas to atspoguļo, ir daļa no precīzi noregulētās kalibrēšanas, kas nepieciešama 21 cm zondei. ūdeņraža griešanās līnija vai tas, ko mēs sauksim par gaismu no agrīnā neitrālā ūdeņraža.
Dr McKinley un citi pētnieki izmanto radioteleskopu ar nosaukumu Murchison Widefield Array (MWA), kas atrodas radio klusā vietā Rietumaustrālijas tuksnesī. MWA ir interferometrs, kas sastāv no 256 atsevišķām iekārtām 6 kvadrātkilometru platībā. Katrā no šīm 256 vietnēm ir 16 atsevišķi uztvērēji, ar kuriem visa sistēma ir savienota.
Tas, ko patiešām cenšas darīt doktors Makkinlijs un viņa komanda, ir izmantot MWA, lai “urbtu leju” caur Visuma spilgtumu, lai tumšajā laikā redzētu gaismu no neitrāla ūdeņraža. Vispirms tie izurbj Piena ceļa spilgtumu, tad gaismu no citām galaktikām, pēc tam CMB. Cerams, ka pēc visa tā, kas tika ņemts vērā, paliks gaisma no neitrāla ūdeņraža. Šis pētījums ir sākums viņu mēģinājumiem izolēt gaismu no neitrālā ūdeņraža.
"Mēs esam izmērījuši mūsu galaktikas vidējā spilgtuma vērtību vietā, kur Mēness to rada, lai parādītu, ka tehnika darbojas." - Dr McKinley, ICRAR.
Šajā agrīnajā eksperimentā komanda izmantoja Murchison Widefield Array iespējas, lai izmērītu debesu vidējā spilgtuma svārstības. Viņi to izdarīja, izmantojot Mēnesi, lai bloķētu debesis. E-pasta apmaiņā ar Space Magazine doktors Makkinlijs paskaidroja procesu. “Tātad mēs izmantojam Mēnesi, lai radītu vidējā līmeņa svārstības, ievietojot to mūsu redzes laukā, lai aizklātu debesis. Mēs domājam, ka mēs zinām Mēness spilgtumu (pamatojoties uz tā temperatūru), un tāpēc mēs varam secināt vidējo debesu temperatūru. ”
Problēma ir tā, ka Mēness ir arī atstarojošs ķermenis. Visums ir dzīvs ar radioviļņiem, kas riņķo apkārt, un Mēness atspoguļo dažus no tiem, ieskaitot tos, kas nāk no Piena ceļa, par kuriem ir jārēķinās. Kā saka doktors Makkinlijs: “Bet Mēness temperatūru nosaka ne tikai tā temperatūra. Tas atspoguļo arī radioviļņus, ieskaitot tos, kas nāk no Zemes, un tos, kas nāk no kosmosa. Tāpēc man bija jāmodelē Piena ceļš, kas teleskopā atlec no Mēness. Mēs aprēķinām, kādam jābūt atstarojumam, pamatojoties uz Piena Ceļa modeli, un pēc tam to izmantojam savā analīzē (atņemot to no Mēness spilgtuma). ”
Aizraujošais Piena ceļa attēls, kas atspoguļojas ārpus Mēness, nav tikai skaists attēls. Tas ir sava veida komandas mērīšanas metožu koncepcijas pierādījums. "Mēs esam izmērījuši mūsu Galaktikas vidējā spilgtuma vērtību vietā, kur Mēness to rada, lai parādītu, ka šī tehnika darbojas," Dr McKinley stāstīja Space Magazine.
Dr McKinley un viņa komanda ir tikai sākumā, kas, viņuprāt, būs auglīga izmeklēšanas līnija. Viņiem joprojām ir jāprecizē, kā viņi ņem vērā priekšplāna un fona emisijas, lai izolētu agrīnās ūdeņraža radio emisijas. Bet, ja viņi to spēs, viņi būs atvēruši logu nenotveramajam neitrāla ūdeņraža nemanāmā 21 cm vērpšanas līnijai. Un, ja viņi to var novērot, viņi cer atbildēt uz dažiem fundamentāliem jautājumiem par Visuma vēsturi.
- Pētījuma darbs: “Globālā 21 cm signāla mērīšana ar MWA-I: uzlaboti galaktikas sinhrotrona fona mērījumi, izmantojot Mēness okultāciju”
- ICRAR paziņojums presei: “Mēness palīdz atklāt Visuma noslēpumus”
- Wikipedia Entry: Visuma hronoloģija
