Už dávno, milióny rokov predtým, ako prvá hviezda ožila, bol celý vesmír morom temnoty.
Začínajúc asi 400 000 rokov po Veľkom tresku a trvajúcimi stovky miliónov rokov sa táto tzv. Temná doba vesmíru vyznačovala naposledy, keď bol prázdny priestor skutočne prázdny; žiadne planéty, žiadne slnko, žiadne galaxie, žiadny život - len hmla atómov vodíka vytvorená Veľkým treskom a ponechaná šplhať temnotou.
Dnes sa teleskopy po celom svete snažia zachytiť tento primárny vodík (známy ako neutrálny vodík), aby určili okamih, keď sa temné veky nakoniec skončili a vytvorili sa prvé galaxie. Zatiaľ čo tieto staroveké atómy zostávajú nepolapiteľné, tím vedcov v austrálskom vnútrozemí sa k nim mohol priblížiť viac ako kedykoľvek predtým.
Podľa novej štúdie uverejnenej v databáze predtlače arXiv, ktorá sa čoskoro objaví v Astrofyzikálnom časopise, astronómovia použili rádioteleskop Murchison Widefield Array (MWA), aby nahliadli hlboko do kozmickej minulosti a hľadali vlnovú dĺžku podpisu neutrálneho vodíka. Nenašli to, čo hľadali - pomocou nových nastavení v nedávno aktualizovanom poli ďalekohľadu však tím určil najnižšiu medzu pre silu signálu neutrálneho vodíka.
„Môžeme s istotou povedať, že ak by bol neutrálny vodíkový signál silnejší, ako je limit, ktorý sme stanovili v novinách, potom by ho teleskop zistil,“ uviedol spoluautor štúdie Jonathan Pober, odborný asistent fyziky na Brown University v Ostrov Rhode. To znamená, že hon na tieto starodávne molekuly je stále zapnutý, a teraz vedci vedia, že stopy neutrálneho vodíka sú ešte slabšie, ako sa očakávalo.
Prvé atómy
Energia pretekajúca ranným vesmírom bola taká silná, že každý atóm nechal svoje elektróny odtrhnúť, čo im prinieslo kladný náboj. Prvým z týchto atómov bol kladne nabitý vodíkový ión. V priebehu stoviek tisíc rokov sa vesmír ochladil a dostatočne rozšíril, aby tieto vodíkové ióny znovu získali svoje elektróny a opäť sa stali neutrálnymi. Tieto neutrálne atómy vodíka sú považované za dominantný znak kozmického temného veku. (Nakoniec, keď ich dosť zhlukov tvorilo prvé hviezdy, atómy boli znovu ionizované energiou vyžarovanou z týchto hviezd.)
Vedci vedia, že neutrálny vodík vyžaruje žiarenie s vlnovou dĺžkou 21 centimetrov - avšak s rozširovaním vesmíru za posledných 12 miliárd rokov sa tieto vlnové dĺžky tiež rozšírili. Autori novej štúdie odhadujú, že vlnová dĺžka neutrálneho vodíka sa natiahla na približne 2 metre - a to je signál, ktorý hľadali na oblohe, aby použili MWA.
Problém je v tom, že existuje veľa zdrojov (umelých aj nebeských), ktoré vyžarujú pri rovnakej vlnovej dĺžke.
„Všetky tieto ďalšie zdroje sú o mnoho rádov silnejšie ako signál, ktorý sa snažíme zistiť,“ uviedol Pober. „Dokonca aj rádiofrekvenčný signál FM, ktorý sa odráža od lietadla prechádzajúceho nad ďalekohľadom, je dostatočný na kontamináciu údajov.“
Pober a jeho kolegovia napísali súbor rovníc na identifikáciu a vylúčenie týchto kontaminantov vo svojich pozorovaniach. Po nasnímaní viac ako 1200 snímok oblohy rádiovými vlnami vedci zistili, že každá stopa emisií 2 metrov, ktoré našli, pochádza z iného zdroja ako neutrálny vodík, ktorý hľadali.
Zatiaľ čo cenený atómový signál zostáva neobjavený, novému výskumu sa podarí zúžiť, ako by malo vyzerať budúce hľadanie neutrálneho vodíka. Podľa vedcov tieto výsledky ukazujú, že experimenty MWA vedú tento lov správnym smerom. S ďalším výskumom by mohli byť čoskoro odhalené posledné pozostatky kozmického temného veku.
