Всесвіт не завжди був таким добре освітленим місцем. Це було своє Темне століття, ще за часів до утворення зірок і галактик. Проблема полягає в тому, що немає видимого світла, що подорожує Всесвітом з цього періоду часу.
Зараз команда астрономів під керівництвом доктора Бенджаміна Маккінлі з Міжнародного центру радіоастрономічних досліджень (ICRAR) та Університету Кертіна використовують Місяць, щоб допомогти розкрити ці таємниці.
Всесвіт має власну історичну хронологію, і для розуміння цього нового дослідження потрібно переглянути цю шкалу часу. Після того, як Великий вибух згорнувся, було близько 377 000 років, де мало що трапилося. Жодної зірки ще не сформувалося, і фотонам було просто надто жарко подорожувати. Цей перший фрагмент часу має легко запам'ятовується назва "Ранній Всесвіт".
Приблизно в 377 000 років знаку Всесвіт охолола, що стала прозорою. У той час у Всесвіті панували енергетичні атоми водню. Коли вони охолоджувались, водень виділяв фотони. Фотони цього часу відомі як космічний мікрохвильовий фон (CMB). CMB є наче великим спалахом того моменту, відбитого на тлі космосу.
Знак 377 000 років - це початок Темних століть, і він тривав приблизно до 1 мільярда років. Його називають Темне століття, тому що не було зірок, і, звичайно, не було зіркового світла. З боку CMB з'явилося світло, але воно не говорить нам, що нам потрібно знати. На щастя, все, що водень охолодив і залишив СМВ астрономам для вивчення, ще не було зроблено. Цей водень тепер був нейтральним, але вони все ще випускали випадковий фотон, і ці фотони відомі як 21-сантиметрова спінова лінія нейтрального водню. Фу! Подихати.
Що підводить нас до цього нового дослідження. Існує багато досліджень цього нейтрального водню, тому що це найбільш перспективний напрямок для вивчення перших днів Всесвіту. Проблема полягає в тому, що сигнал дуже слабкий, і його оповивають інші яскраві астрофізичні об'єкти на передньому плані. Інструменти, що використовуються для його вимірювання, також запроваджують систематичні ефекти, які потрібно зменшити. І саме про це насправді йдеться у цьому дослідженні.
Автори зазначають, що це перша в серії робіт з цього дослідження. Використання Місяця і Чумацького Шляху, що відбивається від нього, є частиною тонко налаштованої калібрування, необхідної для зондування 21 см. прядильна лінія водню, або те, що ми будемо називати світлом від раннього нейтрального водню.
Доктор Мак-Кінлі та інші дослідники використовують радіотелескоп під назвою Мерчісон-широкий масив (MWA), розташований у радіо тихому районі в пустелі Західної Австралії. MWA - це інтерферометр, що складається з 256 окремих установок на площі 6 кв. Кожен з цих 256 сайтів містить 16 окремих приймачів з усією системою, пов'язаної між собою.
Те, що доктор МакКінлі та його команда справді намагаються зробити, - це використовувати MWA, щоб "пробурити" через яскравість Всесвіту, щоб побачити світло з нейтрального водню в темні століття. Спочатку вони просвердлюють яскравість Чумацького Шляху, потім світло від інших галактик, потім СМВ. Сподіваємось, що після всього, що було враховано, те, що залишилося, - це світло від нейтрального водню. Це дослідження є початком їхньої спроби ізолювати світло від нейтрального водню.
"Ми виміряли значення середньої яскравості нашої Галактики на місці, де Місяць окулює її, щоб показати, що методика працює". - Доктор Мак-Кінлі, ICRAR.
У цьому ранньому експерименті команда використовувала можливості Мерчісон-Широкополосного масиву для вимірювання коливань середньої яскравості неба. Вони зробили це, використовуючи Місяць, щоб перекрити небо. В обміні електронною поштою з Space Magazine доктор Мак-Кінлі пояснив процес. «Отже, ми використовуємо Місяць, щоб створити коливання про середню величину, помістивши її в наше поле зору, щоб закрити небо. Ми припускаємо, що ми знаємо яскравість Місяця (виходячи з його температури) і тому можемо зробити висновок про середню температуру неба ».
Проблема в тому, що Місяць - це також відбиваюче тіло. Всесвіт живий, коли радіохвилі підстрибують навколо, а Місяць відображає деякі з них - у тому числі й з Чумацького Шляху - які потрібно враховувати. Як каже доктор Мак-Кінлі, "Але температура Місяця визначається не тільки його температурою. Він також відображає радіохвилі, включаючи ті, що походять із Землі, та ті, що надходять з космосу. Ось чому мені довелося моделювати Чумацький Шлях, який відскакує від Місяця в телескоп. Ми розраховуємо, на чому відображення має базуватися на моделі Чумацького Шляху, а потім використовуємо це в нашому аналізі (віднімаючи його від яскравості Місяця) ».
Захоплююче зображення Чумацького Шляху, відбитого від Місяця, - це не просто гарна картина. Це є своєрідним доказом концепції методів вимірювання команди. "Ми виміряли значення середньої яскравості нашої Галактики в тому місці, де Місяць окулює її, щоб показати, що методика працює", - сказав доктор Мак-Кінлі для Space Magazine.
Доктор Мак-Кінлі та його команда лише на початку, що, як вони сподіваються, буде плідною інформацією. Вони все ще потребують уточнення способу обліку викидів на передньому плані та фоновому режимі, щоб виділити ранні викиди водню. Але якщо вони зможуть, тоді вони відкриють вікно на невловиму 21-сантиметрову прядильну лінію нейтрального водню. І якщо вони зможуть це спостерігати, вони сподіваються відповісти на деякі фундаментальні запитання про історію Всесвіту.
- Дослідницька робота: «Вимірювання глобального 21-сантиметрового сигналу за допомогою MWA-I: покращені вимірювання фону галактичного синхротрона за допомогою місячної окультації»
- Прес-реліз ICRAR: "Місяць допомагає розкрити таємниці Всесвіту"
- Запис у Вікіпедії: Хронологія Всесвіту
