Іноді легко бути астрономом. Коли ваша небесна ціль - це щось просте і яскраве, гра може бути досить простою: наведіть свій телескоп на річ і просто зачекайте, поки всі соковиті фотони влиються.
Але іноді бути астрономом важко, як, коли ти намагаєшся вивчити перші зірки, які з’являються у Всесвіті. Вони занадто далеко і занадто слабкі, щоб побачити їх безпосередньо телескопами (навіть багаторазовий космічний телескоп Джеймса Вебба зможе побачити перші галактики, скупчення світла від сотень мільярдів зірок). На сьогоднішній день у нас немає жодних спостережень за першими зірками, які є головним шумом.
Отже, астрономи займаються трохи космічним peek-a-boo.
До того, як утворилися перші зірки (точна дата не визначена, оскільки ми її ще не спостерігали, але ми підозрюємо, що це сталося близько тринадцяти мільярдів років тому), Всесвіт майже повністю складався з чистого, непорушеного нейтрального водню: одиничні електрони, пов'язані з одиночні протони в ідеальній гармонії.
Але потім з’явилися перші зірки, і виливали своє високоенергетичне випромінювання по всьому космосу, заливаючи Всесвіт рясними рентгенівськими і гамма-променями. Це інтенсивне випромінювання розірвало нейтральний водень, перетворивши його в тонку, але гарячу плазму, яку ми бачимо у сучасному Всесвіті. Цей процес, відомий як Епоха Реонізації, розпочався невеликими патчами, які врешті-решт виросли, щоб поглинути космос, як купа дивних бульбашок.
Все це захоплююче, але як астрономи насправді можуть виявити цей процес? Вони можуть це зробити за допомогою невеликої хитрості нейтрального водню: він випромінює випромінювання на дуже конкретному частоті, 1420 МГц, що відповідає довжині хвилі 21 сантиметр. До появи перших зірок в Інтернеті нейтральний газ викачав це 21-сантиметрове випромінювання ковшем, при цьому сигнал поступово зменшувався, коли Всесвіт стала плазмою.
Звучить як план, за винятком а) цей сигнал неймовірно слабкий; б) мільйони інших речей у Всесвіті випромінюють випромінювання з подібними частотами, включаючи наші радіо на Землі.
Роз'єднуючи дратівливий шум від соковитих космологічних сигналів, потрібно забирати гори даних та просіювати голку 21-сантиметрової сіни. Наразі у нас немає можливостей для виявлення - на це доведеться чекати радіотелескопів наступного покоління, таких як квадратний кілометровий масив, - але нинішні обсерваторії, такі як масив Мерчісон Широкополосний у Західній Австралії, закладають усі необхідні основи.
Включаючи доставку 200 ТБ даних за перший пропуск, який зараз перебуває під аналізом деяких найпотужніших суперкомп'ютерів у світі.
