Vesmír nebol vždy také osvetlené miesto. Mal svoje temné veky, ešte predtým, ako sa formovali hviezdy a galaxie. Problém je v tom, že v tomto časovom období prechádza vesmírom žiadne viditeľné svetlo.
Tím astronómov pod vedením Dr. Benjamina McKinleyho z Medzinárodného centra pre výskum astronómie (ICRAR) a univerzity Curtin University používa Mesiac na odomknutie týchto tajomstiev.
Vesmír má svoju vlastnú historickú časovú os a pochopenie tohto nového výskumu si vyžaduje pozrieť sa na túto časovú os. Keď sa Veľký tresk rozbehol, bolo asi 377 000 rokov, keď sa toho veľa nestalo. Zatiaľ sa nevytvorili žiadne hviezdy a pre fotóny bolo príliš horúce cestovať. Tento prvý kúsok času má ľahko zapamätateľné meno „Early Universe“.
Asi o 377 000 rokov sa vesmír dostatočne ochladil, aby sa stal priehľadným. V tom čase vo vesmíre dominovali energetické atómy vodíka. Po ochladení vodík uvoľnil fotóny. Fotóny od tejto doby sú známe ako Kozmické mikrovlnné pozadie (CMB). CMB je niečo ako veľký záblesk toho okamihu, vytlačené na pozadí vesmíru.
377.000-ročná známka je miestom, kde sa začalo temné obdobie, a pokračovalo až do úrovne okolo 1 miliardy rokov. Hovorí sa tomu temný vek, pretože neexistovali žiadne hviezdy a samozrejme žiadne hviezdne svetlo. Svetlo CMB bolo svetlo, ale nehovorí nám, čo musíme vedieť. Našťastie všetok ten vodík, ktorý ochladil a nechal astronómov študovať CMB, sa ešte neurobil. Tieto vodíky boli teraz neutrálne, ale stále uvoľňovali príležitostný fotón a tieto fotóny sú známe ako 21 cm rotačná čiara neutrálneho vodíka. Uf! Nadýchni sa.
Čo nás privádza k tejto novej štúdii. Existuje veľa výskumov tohto neutrálneho vodíka, pretože je to najsľubnejšia cesta na štúdium počiatočných dní vesmíru. Problém je v tom, že signál je veľmi slabý a je zahalený inými jasnými astrofyzikálnymi objektmi v popredí. Nástroje používané na jeho meranie tiež zavádzajú systematické účinky, ktoré je potrebné znížiť. A o tom je táto štúdia naozaj.
Autori zdôrazňujú, že toto je prvý zo série článkov o tomto výskume. Použitie odrazenej Mesiaca a Mliečnej dráhy je súčasťou jemne vyladenej kalibrácie požadovanej na snímanie 21 cm. roztočte vodíkovú líniu alebo to, čo budeme nazývať svetlo od skorého neutrálneho vodíka.
McKinley a ďalší vedci používajú rádioteleskop s názvom Murchison Widefield Array (MWA), ktorý sa nachádza v pokojnej oblasti rádia v západnej austrálskej púšti. MWA je interferometer zložený z 256 samostatných zariadení s rozlohou 6 km 2. Každá z týchto 256 lokalít obsahuje 16 samostatných prijímačov, pričom celý systém je prepojený.
To, čo sa Dr. McKinley a jeho tím skutočne snažia urobiť, je použitie MWA na „vŕtanie“ cez jas vesmíru, aby bolo možné vidieť svetlo z neutrálneho vodíka v temnom veku. Najprv vŕtajú jas Mliečnej dráhy, potom svetlo z iných galaxií, potom CMB. Dúfajme, že po tom všetkom, čo bolo započítané, zostane svetlo z neutrálneho vodíka. Táto štúdia je začiatkom ich pokusu izolovať svetlo od neutrálneho vodíka.
"Zmerali sme hodnotu priemerného jasu našej Galaxie v mieste, kde ju Mesiac zakrýva, aby sme ukázali, že táto technika funguje." - Dr. McKinley, ICRAR.
V tomto skorom experimente tím využil schopnosti Murchison Widefield Array na meranie fluktuácií stredného jasu oblohy. Urobili to pomocou Mesiaca na zablokovanie oblohy. Počas výmeny e-mailov s časopisom Space Magazine Dr. McKinley vysvetlil tento postup. "Takže využívame Mesiac, aby sme vyvolali výkyvy priemeru tým, že ho vložíme do nášho zorného poľa, aby sme okultizovali oblohu." Predpokladáme, že poznáme jas Mesiaca (na základe jeho teploty), a tak môžeme odvodiť priemernú teplotu oblohy. “
Problém je, že Mesiac je tiež reflexným telom. Vesmír žije s rádiovými vlnami poskakujúcimi okolo seba a Mesiac odráža niektoré z tých - vrátane tých z Mliečnej dráhy -, ktoré musia byť započítané. Ako hovorí Dr. McKinley: „Ale teplota Mesiaca nie je determinovaná iba teplotou. Odráža tiež rádiové vlny vrátane tých, ktoré pochádzajú zo Zeme a tie, ktoré prichádzajú z vesmíru. Preto som musel modelovať Mliečnú dráhu, ktorá skáče z Mesiaca do ďalekohľadu. Počítame, aký odraz by mal vychádzať z modelu Mliečnej dráhy a potom ho použijeme v našej analýze (odčítaním od jasu Mesiaca). “
Fascinujúci obraz Mliečnej dráhy odrazený od Mesiaca nie je len pekný obraz. Predstavuje akýsi dôkaz koncepcie pre metódy merania tímu. "Zmerali sme hodnotu priemerného jasu našej Galaxie na mieste, kde sa vyskytuje Mesiac, aby sme ukázali, že táto technika funguje," povedal Dr. McKinley časopisu Space Magazine.
McKinley a jeho tím sú na začiatku toho, v čo dúfajú, že to bude plodná línia otázok. Stále musia spresniť spôsob, akým zodpovedajú za emisie v popredí a v pozadí, aby mohli izolovať skoré emisie vodíka z vodíka. Ale ak môžu, otvoria okno na nepolapiteľnú 21 cm rotačnú líniu neutrálneho vodíka. A ak to dokážu pozorovať, dúfajú, že odpovedia na niektoré základné otázky týkajúce sa histórie vesmíru.
- Výskumná práca: „Meranie globálneho 21 cm signálu pomocou MWA-I: vylepšené merania galaktického synchrotrónového pozadia pomocou lunárnej okultizácie“
- Tlačová správa ICRAR: „Mesiac pomáha odhaliť tajomstvá vesmíru“
- Wikipedia Entry: Chronology of the Universe
