Universul nu a fost întotdeauna un loc atât de bine luminat. Avea propriile Evul Întunecat, încă din zilele anterioare formării stelelor și galaxiilor. Problema este că nu există nicio lumină vizibilă care călătorește prin Univers în această perioadă.
Acum, o echipă de astronomi condusă de Dr. Benjamin McKinley de la Centrul Internațional pentru Cercetări Radio Astronomie (ICRAR) și Universitatea Curtin folosesc Luna pentru a ajuta la deblocarea acestor secrete.
Universul are propria cronologie istorică, iar înțelegerea acestei noi cercetări necesită o privire asupra acestei cronologie. După ce Big Bang-ul s-a derulat, au fost aproximativ 377.000 de ani în care nu s-au întâmplat prea multe. Încă nu s-au format stele și era prea cald ca fotonii să călătorească. Această primă bucată de timp are numele ușor de reținut „Early Univers”.
La aproximativ 377.000 de ani marca, Universul se răcise suficient încât să devină transparent. Pe atunci, Universul era dominat de atomi de hidrogen energetic. Pe măsură ce s-au răcit, hidrogenul a eliberat fotoni. Fotonii din această perioadă sunt cunoscuți sub denumirea de fundal cosmic cu microunde (CMB). CMB este cam ca un fulger mare din acel moment, imprimat pe fundalul cosmosului.
Marca de 377.000 de ani este locul în care a început Evul Întunecat și a continuat până în jurul valorii de 1 miliard de ani. Se numește Evul Întunecat, deoarece nu au existat stele și, desigur, nicio lumină stelară. A apărut lumina de la CMB, dar nu ne spune ce trebuie să știm. Din fericire, tot hidrogenul care s-a răcit și lăsat CMB pentru ca astronomii să studieze nu s-a făcut încă. Acei hidrogen erau acum neutri, dar au eliberat încă fotonul ocazional, iar acești fotoni sunt cunoscuți ca linia de centrifugare a hidrogenului neutru de 21 cm. Pfiu! Ia o pauza.
Ceea ce ne aduce la acest nou studiu. Există o mulțime de cercetări cu privire la acest hidrogen neutru, deoarece este cea mai promițătoare modalitate de a studia primele zile ale Universului. Problema este că semnalul este foarte slab și este învăluit de alte obiecte astrofizice luminoase în prim plan. Instrumentele utilizate pentru a-l măsura introduc, de asemenea, efecte sistematice care trebuie reduse. Și despre asta este cu adevărat acest studiu.
Autorii subliniază că aceasta este prima dintr-o serie de lucrări despre această cercetare. Utilizarea Lunii și a Calea Lactee care o reflectă fac parte din calibrarea fin-ajustată necesară pentru sondarea celor 21 cm. linia de centrifugare a hidrogenului sau ceea ce vom numi lumina de la hidrogen neutru timpuriu.
Dr. McKinley și ceilalți cercetători folosesc un radiotelescop numit Murchison Widefield Array (MWA) situat într-o zonă radio-liniștită în deșertul Australiei de Vest. MWA este un interferometru format din 256 instalații separate care acoperă o suprafață de 6 km pătrați. Fiecare dintre aceste 256 de site-uri conține 16 receptoare separate, cu întregul sistem legat împreună.
Ceea ce dr. McKinley și echipa sa încearcă cu adevărat să facă este să folosească MWA pentru a „perfora” prin luminozitatea Universului pentru a vedea lumina din hidrogenul neutru din Evul Întunecat. Mai întâi au străpuns strălucirea Calea Lactee, apoi lumina de la alte galaxii, apoi CMB. Sperăm că, după tot ce a fost contabilizat, ceea ce a mai rămas este lumina din hidrogenul neutru. Acest studiu este începutul încercării lor de a izola lumina de hidrogenul neutru.
„Am măsurat valoarea luminozității medii a galaxiei noastre în locul în care Luna o ocultă, pentru a arăta că tehnica funcționează.” - Dr. McKinley, ICRAR.
În acest experiment timpuriu, echipa a folosit capacitățile Murchison Widefield Array pentru a măsura fluctuațiile în luminozitatea medie a cerului. Au făcut acest lucru folosind Luna pentru a bloca cerul. Într-un schimb de e-mail cu Space Magazine, Dr. McKinley a explicat procesul. „Așa că folosim Luna pentru a produce o fluctuație a mediei, punând-o în câmpul nostru vizual pentru a oculta cerul. Presupunem că cunoaștem luminozitatea Lunii (în funcție de temperatura ei) și astfel putem deduce temperatura medie a cerului. "
Problema este că Luna este și un corp reflector. Universul este viu, cu undele radio care sărind în jur, iar Luna reflectă unele dintre acestea - inclusiv cele de pe Calea Lactee - care trebuie să fie luate în considerare. După cum spune Dr. McKinley, „Dar temperatura Lunii nu este determinată doar de temperatura ei. De asemenea, reflectă undele radio, inclusiv cele provenite de pe Pământ și cele care provin din spațiu. Acesta este motivul pentru care a trebuit să modelez Calea Lactee sărind de pe Lună în telescop. Calculăm ce reflecție ar trebui să se bazeze pe un model al Căii Lactee și apoi îl folosim în analiza noastră (scăzând-o departe de luminozitatea Lunii). "
Imaginea fascinantă a Căii Lactee reflectată pe Lună nu este doar o imagine frumoasă. Reprezintă un fel de dovadă a conceptului pentru metodele de măsurare ale echipei. „Am măsurat valoarea luminozității medii a galaxiei noastre la locul în care Luna o ocultă, pentru a arăta că tehnica funcționează”, a declarat dr. McKinley pentru Space Magazine.
Dr. McKinley și echipa sa sunt doar la începutul a ceea ce speră că va fi o linie fructuoasă de anchetă. Încă trebuie să perfecționeze modul în care au în vedere emisiile primare și de fond pentru a izola emisiile radio timpurii de hidrogen. Dar dacă pot, atunci vor fi deschise o fereastră pe linia de rotație de hidrogen neutru de 21 cm. Și dacă pot observa asta, speră să răspundă la câteva întrebări fundamentale despre istoria Universului.
- Document de cercetare: „Măsurarea semnalului global de 21 cm cu MWA-I: măsurători îmbunătățite ale fundalului sincrotronului galactic folosind ocultație lunară”
- Comunicat de presă ICRAR: „Luna ajută la dezvăluirea secretelor Universului“
- Intrare Wikipedia: Cronologia universului
