Universumi ei aina ollut niin hyvin valaistu paikka. Sillä oli omat pimeät aikakautensa, päivinä ennen tähtiä ja galakseja muodostettua. Ongelmana on, että maailmankaikkeuden läpi ei kulje näkyvää valoa tältä ajanjaksolta.
Nyt tähtitieteilijöiden ryhmä, jota johtaa tohtori Benjamin McKinley kansainvälisestä radioastronomiatutkimuksen keskuksesta (ICRAR) ja Curtin Universitystä, käyttävät Kuuta auttaakseen näitä salaisuuksia.
Universumilla on oma historiallinen aikajana, ja tämän uuden tutkimuksen ymmärtäminen vaatii tarkastelua tähän aikajanaan. Sen jälkeen kun iso räjähdys astui liikkeelle, oli noin 377 000 vuotta, jolloin ei tapahtunut paljon. Yhtään tähteä ei ollut vielä muodostunut, ja fotonien matkustaminen oli aivan liian kuuma. Tällä ensimmäisellä ajanjaksolla on helposti muistettava nimi ”Early Universe”.
Noin 377 000 vuoden merkissä maailmankaikkeus oli jäähtynyt tarpeeksi, että siitä tuli läpinäkyvä. Tuolloin maailmankaikkeutta hallitsivat energiset vetyatomit. Jäähtyessään vety vapautti fotoneja. Tämän ajan fotonit tunnetaan nimellä CMB (Cosmic Microwave Background). CMB on kuin sellainen suuri hetken salama, joka on painettu kosmoksen taustalle.
377 000 vuoden merkki on silloin, kun pimeät aikakaudet alkoivat, ja se jatkui noin miljardin vuoden merkkiin saakka. Sitä kutsutaan pimeäksi aikakaudeksi, koska tähtiä ei ollut, eikä tietenkään tähtiä. CMB antoi valoa, mutta se ei kerro meille, mitä meidän on tiedettävä. Onneksi kaikkea sitä vetyä, joka oli jäähtynyt ja jättänyt CMB: n astronomien tutkittavaksi, ei ollut vielä tehty. Ne vety olivat nyt neutraaleja, mutta ne vapauttivat silti satunnaisen fotonin, ja nämä fotonit tunnetaan neutraalin vedyn 21 cm: n spin-linjana. Huh huh! Hengitä.
Mikä vie meidät tähän uuteen tutkimukseen. Tätä neutraalia vetyä on tutkittu paljon, koska se on lupaavin tapa tutkia maailmankaikkeuden alkuaikoja. Ongelmana on, että signaali on erittäin heikko, ja sen peittävät muut etualalla olevat kirkkaat astrofysikaaliset esineet. Mittaamiseen käytetyillä välineillä on myös systemaattisia vaikutuksia, joita on vähennettävä. Ja siitä tämä tutkimus oikeastaan tarkoittaa.
Kirjoittajat huomauttavat, että tämä on ensimmäinen tätä tutkimusta käsittelevästä artikkelisarjasta. Kuun ja Linnunradan käyttö heijastaen siitä pois ovat osa hienosäädettyä kalibrointia, jota tarvitaan 21 cm: n mittaamiseen. spin line vetyä tai mitä me kutsumme valoon varhaisesta neutraalista vedystä.
Tohtori McKinley ja muut tutkijat käyttävät radioteleskooppia nimeltä Murchison Widefield Array (MWA), joka sijaitsee radio-hiljaisella alueella Länsi-Australian autiomaassa. MWA on interferometri, joka koostuu 256 erillisestä asennuksesta, joiden pinta-ala on 6 km2. Jokainen näistä 256 sivustosta sisältää 16 erillistä vastaanotinta, joissa koko järjestelmä on kytketty toisiinsa.
Se mitä Dr. McKinley ja hänen ryhmänsä todella yrittävät tehdä, on käyttää MWA: ta “porataksesi” maailmankaikkeuden kirkkauden läpi nähdäkseen valon neutraalista vedystä pimeässä. Ensin ne poraavat Linnunradan kirkkauden, sitten muiden galaksien valon, sitten CMB: n. Toivottavasti kaiken sen jälkeen, kun on otettu huomioon, jäljellä on neutraalin vedyn valo. Tämä tutkimus on alku heidän yritykselleen eristää valo neutraalista vedystä.
"Olemme mitanneet galaksiamme keskimääräisen kirkkauden arvon siinä kohdassa, missä Kuu sitä esiintyy osoittaakseen, että tekniikka toimii." - Tohtori McKinley, ICRAR.
Tässä varhaisessa kokeessa ryhmä käytti Murchison Widefield -ryhmän mahdollisuuksia mitata taivaan keskikokoisen kirkkauden vaihteluita. He tekivät tämän käyttämällä Kuua estääkseen taivaan. Dr. McKinley selitti prosessia Space Magazine -lehden kanssa käydyssä sähköpostinvaihdossa. Joten käytämme Kuua tuottamaan keskivaihteluita asettamalla sen näkökenttään peittämään taivaan. Oletetaan, että tiedämme Kuun kirkkauden (sen lämpötilan perusteella) ja niin voimme päätellä taivaan keskilämpötilan. ”
Ongelmana on, että kuu on myös heijastava runko. Universumi on elossa radioaaltojen kimppuun ympäri, ja Kuu heijastaa joitain niistä - myös Linnunradan muista -, jotka on otettava huomioon. Kuten tohtori McKinley sanoo: ”Mutta Kuun lämpötilaa ei määrätä vain sen lämpötila. Se heijastaa myös radioaaltoja, mukaan lukien maasta peräisin olevat ja avaruudesta tulevat. Siksi minun piti mallintaa Linnunrata, joka pomppii Kuusta teleskooppiin. Laskemme mitä heijastuksen tulisi perustua Linnunradan malliin, ja käytämme sitten sitä analyysissamme (vähentämällä se pois Kuun kirkkaudesta). ”
Kuukauden heijastuva Linnunradan kiehtova kuva ei ole vain kaunis kuva. Se edustaa eräänlaista konseptia ryhmän mittausmenetelmille. "Olemme mitanneet galaksiamme keskimääräisen kirkkauden arvon siinä kohdassa, missä Kuu sitä esiintyy, osoittaakseen, että tekniikka toimii", tohtori McKinley kertoi Space Magazine -lehdelle.
Tohtori McKinley ja hänen tiiminsä ovat vasta alussa siihen, mitä he toivovat olevan hedelmällinen tutkimuslinja. Niiden on edelleen tarkennettava tapaa, jolla ne huomioivat tulosaineiston ja taustan päästöt varhaisten vetyradiopäästöjen eristämiseksi. Mutta jos he pystyvät, niin he ovat avanneet ikkunan vaikeasti saavutettavalle 21 cm: n neutraalivetyn spin-linjalle. Ja jos he voivat havaita sen, he toivovat vastauksensa joihinkin peruskysymyksiin maailmankaikkeuden historiasta.
- Tutkimuspaperi: ”Globaalin 21 cm: n signaalin mittaaminen MWA-I: llä: parannetut galaktisen synkrotronitaustan mittaukset kuun okkultaatiota käyttämällä”
- ICRAR-lehdistötiedote: ”Kuu auttaa paljastamaan maailmankaikkeuden salaisuuksia”
- Wikipedia Entry: maailmankaikkeuden aikajärjestys
