Cu mult timp în urmă, cu milioane de ani înainte ca prima stea să treacă la viață, întregul univers era o mare de întuneric.
Începând cu aproximativ 400.000 de ani după Big Bang și care a durat sute de milioane de ani, această așa-numită vârstă întunecată a universului a marcat ultima dată când spațiul gol era într-adevăr gol; fără planete, fără soare, fără galaxii, fără viață - doar o ceață de atomi de hidrogen forjată de Big Bang și lăsată să se întindă prin întuneric.
Astăzi, telescoapele din întreaga lume încearcă să surprindă acel hidrogen primar (cunoscut sub numele de hidrogen neutru) pentru a identifica momentul în care sfârșitul veacurilor întunecate s-a sfârșit și s-au format primele galaxii. În timp ce acești atomi antici rămân evazivi, o echipă de cercetători din outback-ul australian poate s-a apropiat mai mult de a-i găsi niciodată.
Conform noului studiu publicat în baza de date preimprimate arXiv și care va apărea în curând în Astrophysical Journal, astronomii au folosit telescopul Murchison Widefield Array (MWA) pentru a se apropia în trecutul cosmic în căutarea lungimii de undă a hidrogenului neutru. Nu au găsit ceea ce căutau - cu toate acestea, folosind noi setări pe tabloul actualizat recent al telescopului, echipa a stabilit cea mai mică limită pentru puterea semnalului de hidrogen neutru.
"Putem spune cu încredere că dacă semnalul de hidrogen neutru ar fi mai puternic decât limita pe care am stabilit-o în lucrare, atunci telescopul ar fi detectat-o", a declarat co-autorul studiului Jonathan Pober, profesor asistent de fizică la Universitatea Brown din Insula Rhode. Asta înseamnă că vânătoarea acestor molecule antice este încă activă, iar cercetătorii știu că amprentele hidrogenului neutru sunt chiar mai slabe decât se așteptau.
Primii atomi
Energia care străbătea universul timpuriu era atât de puternică, încât fiecare atom își distrugea electronii, oferindu-le o încărcătură pozitivă. Primul dintre acești atomi a fost ionul de hidrogen încărcat pozitiv. Peste sute de mii de ani, universul s-a răcit și s-a extins suficient pentru ca acești ioni de hidrogen să-și recapete electronii, devenind din nou neutri. Se consideră că acești atomi de hidrogen neutru sunt trăsăturile dominante ale epocii întunecate cosmice. (În cele din urmă, când destul de mulți dintre ei s-au strâns împreună pentru a forma primele stele, atomii au fost re-ionizați din nou de energia radiată de acele stele.)
Oamenii de știință știu că hidrogenul neutru emite radiații la o lungime de undă de 21 de centimetri - cu toate acestea, pe măsură ce universul s-a extins în ultimii 12 miliarde de ani, aceste lungimi de undă s-au întins și ele. Autorii noului studiu au estimat că lungimea de undă a hidrogenului neutru s-a întins la aproximativ 2 metri - și acesta este semnalul că au căutat cerul pentru utilizarea MWA.
Problema este că există multe surse (atât de om, cât și de celeste) care radiază la aceeași lungime de undă.
"Toate aceste alte surse sunt multe ordine de mărime mai puternice decât semnalul pe care încercăm să îl detectăm", a spus Pober. "Chiar și un semnal radio FM care este reflectat într-un avion care trece deasupra telescopului este suficient pentru a contamina datele."
Deci, Pober și colegii săi au scris o serie de ecuații pentru a identifica și elimina acești contaminanți în observațiile lor. După ce au luat mai mult de 1.200 de instantanee ale undelor radio ale cerului, cercetătorii au stabilit că fiecare urmă de emisii de 2 metri pe care au găsit-o provin din altă parte decât hidrogenul neutru pe care îl căutau.
În timp ce semnalul atomic apreciat rămâne nedescoperit, noua cercetare reușește să restrângă cum ar trebui să arate căutările viitoare de hidrogen neutru. Potrivit cercetătorilor, aceste rezultate dau un caz puternic că experimentele MWA conduc această vânătoare pe calea cea bună. Odată cu cercetările ulterioare, ultimele moaște ale epocii întunecate cosmice ar putea fi curând scoase la lumină.
