Home » Теперь телескоп для обнаружения самого раннего света во Вселенной

Теперь телескоп для обнаружения самого раннего света во Вселенной

Группа астрономов разработала метод, который позволит им «видеть» сквозь туман ранней Вселенной и обнаруживать свет от первых звезд и галактик.

Исследователи во главе с Кембриджским университетом разработали методологию, которая позволит им наблюдать и изучать первые звезды через облака водорода, заполнившие Вселенную примерно через 378 000 лет после Большого взрыва.

Читайте также: Исследователи открывают новые «звездные системы» голубых звезд

Наблюдение за рождением первых звезд и галактик было целью астрономов на протяжении десятилетий, поскольку это поможет объяснить, как Вселенная превратилась из пустоты после Большого взрыва в сложное царство небесных объектов, которые мы наблюдаем сегодня, 13,8 миллиарда лет спустя.

Square Kilometer Array (SKA) — телескоп следующего поколения, который должен быть завершен к концу десятилетия — вероятно, сможет делать изображения самого раннего света во Вселенной, но для нынешних телескопов задача состоит в том, чтобы обнаружить космологический сигнал звезд сквозь густые водородные облака.

Ожидается, что сигнал, который астрономы стремятся обнаружить, будет примерно в сто тысяч раз слабее, чем другие радиосигналы, исходящие также с неба — например, радиосигналы, исходящие из нашей собственной галактики.

Использование самого радиотелескопа вносит искажения в принимаемый сигнал, что может полностью скрыть интересующий космологический сигнал. Это считается чрезвычайно сложной задачей в современной радиокосмологии. Такие искажения, связанные с прибором, обычно называют основным узким местом в этом типе наблюдения.

Теперь команда под руководством Кембриджа разработала методологию, позволяющую видеть сквозь первичные облака и другие шумовые сигналы неба, избегая пагубного эффекта искажений, вносимых радиотелескопом. Их методология, являющаяся частью эксперимента REACH (радиоэксперимент по анализу космического водорода), позволит астрономам наблюдать за самыми ранними звездами через их взаимодействие с водородными облаками, точно так же, как мы делаем вывод о ландшафте, глядя на тени в космосе. туман.

Read more:  Криштиану Роналду предстанет перед следствием за очевидный непристойный жест

Их метод улучшит качество и надежность наблюдений с радиотелескопов, глядя на этот неизведанный ключевой момент в развитии Вселенной. Первые наблюдения REACH ожидаются в конце этого года.

Результаты опубликованы сегодня в журнале Nature Astronomy.

«В то время, когда формировались первые звезды, Вселенная была в основном пуста и состояла в основном из водорода и гелия», — сказал доктор Элой де Лера Аседо из Кембриджской Кавендишской лаборатории, ведущий автор статьи.

Он добавил: «Из-за гравитации элементы в конечном итоге соединились, и условия были подходящими для ядерного синтеза, который сформировал первые звезды. Но они были окружены облаками так называемого нейтрального водорода, которые очень хорошо поглощают свет, поэтому трудно обнаружить или наблюдать свет за облаками напрямую».

В 2018 году другая исследовательская группа (проводящая «Эксперимент по обнаружению глобальной эпохи сигнатуры реиониизации» — или EDGES) опубликовала результат, намекающий на возможное обнаружение этого самого раннего света, но астрономы не смогли повторить результат. заставив их поверить, что первоначальный результат мог быть связан с помехами от используемого телескопа.

«Первоначальный результат потребовал бы новой физики, чтобы объяснить его из-за температуры газообразного водорода, которая должна быть намного ниже, чем позволяет наше нынешнее понимание Вселенной. Альтернативно, необъяснимо более высокая температура фонового излучения — обычно предполагается причиной может быть хорошо известный Космический Микроволновый Фон”, – сказал де Лера Аседо.

Он добавил: «Если мы сможем подтвердить, что сигнал, обнаруженный в этом более раннем эксперименте, действительно исходил от первых звезд, последствия будут огромными».

Чтобы изучить этот период развития Вселенной, часто называемый Космической Зарей, астрономы изучают 21-сантиметровую линию — сигнатуру электромагнитного излучения водорода в ранней Вселенной. Они ищут радиосигнал, измеряющий контраст между излучением водорода и излучением за водородным туманом.

Read more:  Бывшая невеста Мэттью Перри говорит, что звезда «Друзей» была «сложной» и причиняла ей «боль», как никто другой

Читайте также: Как мир увидел снимки с космического телескопа Джеймса Уэбба

Методология, разработанная де Лера Аседо и его коллегами, использует байесовскую статистику для обнаружения космологического сигнала в присутствии помех от телескопа и общего шума с неба, чтобы можно было разделить сигналы.

Для этого понадобились самые современные методики и технологии из разных областей.

Исследователи использовали моделирование, чтобы имитировать реальное наблюдение с использованием нескольких антенн, что повышает надежность данных — более ранние наблюдения полагались на одну антенну.

«Наш метод совместно анализирует данные с нескольких антенн и в более широком диапазоне частот, чем эквивалентные современные инструменты. Этот подход даст нам необходимую информацию для нашего байесовского анализа данных», — сказал де Лера Аседо.

Он добавил: «По сути, мы забыли о традиционных стратегиях проектирования и вместо этого сосредоточились на разработке телескопа, подходящего для того, как мы планируем анализировать данные — что-то вроде обратного дизайна. Это может помочь нам измерять вещи от Космического Рассвета до эпоха реионизации, когда водород во Вселенной был реионизирован».

Строительство телескопа в настоящее время завершается в радиозаповеднике Кару в Южной Африке, месте, выбранном из-за отличных условий для радионаблюдений за небом. Он находится далеко от антропогенных радиочастотных помех, например телевизионных и FM-радиосигналов.

Команда REACH, состоящая из более чем 30 исследователей, является междисциплинарной и работает по всему миру, включая экспертов в таких областях, как теоретическая и наблюдательная космология, проектирование антенн, радиочастотное оборудование, численное моделирование, цифровая обработка, большие данные и байесовская статистика. REACH совместно возглавляет Стелленбошский университет в Южной Африке.

Профессор де Вильерс, один из руководителей проекта в Стелленбосском университете в Южной Африке, сказал: «Хотя антенная технология, используемая для этого прибора, довольно проста, суровые и удаленные условия развертывания, а также строгие допуски, требуемые при производстве, делают над этим очень сложным проектом».

Read more:  Возможный кризис в космосе может привести к новому пониманию Вселенной

Он добавил: «Мы очень рады видеть, насколько хорошо система будет работать, и мы полностью уверены, что сможем сделать это неуловимое обнаружение».

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.