Murchison Widefield Array (WMA) radyo teleskopu ile çalışan bir grup bilim adamı Evrenin ilk yıldızlarından sinyal bulmaya çalışıyor. Bu ilk yıldızlar Evrenin Karanlık Çağlarından sonra oluştu. İlk ışıklarını bulmak için araştırmacılar, Karanlık Çağlardan sonra Evrene hakim olan gaz olan nötr hidrojenden sinyal arıyorlar.
İlk yıldızların oluşması biraz zaman aldı. Büyük Patlama'dan sonra evren son derece sıcaktı; atomların oluşması için çok sıcak. Atomlar olmadan yıldız olamazdı. Büyük Patlama'dan yaklaşık 377.000 yıl sonra, Evren atomların oluşmasına yetecek kadar genişlemiş ve soğutulmuştu, çoğunlukla küçük bir helyum ile nötr hidrojen. (Ve lityum izleri.) Bundan sonra, Reionizasyon Dönemi'nde en eski yıldızlar oluşmaya başladı.
Bu nötr hidrojenden elde edilen zor sinyali bulmak için MWA yeniden yapılandırıldı. MWA uzak Batı Avustralya'dadır ve 2013 yılında çalışmaya başladığında 128 "fayans" halinde düzenlenmiş 2048 radyo anteni vardı. Zor nötr hidrojen sinyalini avlamak için, karo sayısı 256'ya katlandı ve tüm dizi yeniden düzenlenmiş. Bu alıcılardan gelen tüm veriler Correlator adı verilen bir süper bilgisayara beslenir.
Astrophysical Journal'da yayınlanacak yeni bir makale, yeni yapılandırılmış dizideki verilerin ilk analizinden elde edilen sonuçları sunar. Bildiri “Redshift 7'de İlk Sezon MWA Faz II EoR Güç Spektrumu Sonuçları” başlığını taşıyor. Baş araştırmacı, Brown Üniversitesi'nde doktora öğrencisi olan Wenyang Li'dir.
Bu araştırma nötr hidrojenden gelen sinyalin gücünü anlamayı amaçlamıştır. Analiz, bu sinyal için henüz en düşük limiti belirlemiştir, bu da zayıf sinyalin kendisinin aranmasında önemli bir sonuçtur.
Brown Üniversitesi'nde fizik profesörü ve ilgili yazar olan Jonathan Pober, “Nötr hidrojen sinyalinin gazetede belirlediğimiz sınırdan daha güçlü olması durumunda teleskopun bunu tespit edeceğini güvenle söyleyebiliriz” dedi. yeni kağıt. “Bu bulgular, kozmik karanlık çağların ne zaman sona erdiğini ve ilk yıldızların ortaya çıkma zamanını daha da kısıtlamamıza yardımcı olabilir.”
Evrenin başındaki olayların ayrıntılı bir zaman çizelgesine benzemesine rağmen, anlayışımızda önemli boşluklar var. Karanlık Çağların ardından, Reiyonizasyon Çağının başladığını biliyoruz. Atomların oluşumu, evrendeki yıldızlar, cüce galaksiler ve kuasarlar gibi ilk yapıların ortaya çıkmasına neden oldu. Bu nesneler oluştukça, ışıkları Evren'e yayılarak nötr hidrojeni yeniden iyonize eder. Bundan sonra, nötr hidrojen yıldızlararası boşluktan kayboldu.
Bilim adamları, Karanlık Çağlar Reionizasyon Çağına yol açarken ve Reionizasyon Çağı'nın ortaya çıkmasıyla nötr hidrojenin nasıl değiştiğini bilmek istiyorlar. Evrende oluşan ilk yıldızlar, bugün gördüğümüz yapının yapı taşlarıydı ve onları anlamak için, bilim adamlarının bu erken nötr hidrojenden sinyal bulması gerekiyor.
Ama bu kolay değil. Sinyal zayıf ve bulmak için son derece hassas dedektörler gerekiyor. Nötr hidrojen başlangıçta radyasyonunu 21 cm dalga boyunda yaysa da, Evren'in genişlemesi nedeniyle sinyal gerildi. Şimdi yaklaşık 2 metre. Bu 2 metrelik sinyal artık hem doğal hem de insan kaynaklı bu gibi diğer sinyaller arasında kolayca kayboluyor. Bu yüzden MWA, mümkün olduğunca fazla radyo gürültüsünden izole etmek için uzak Avustralya'dadır.
Pober, “Bu diğer kaynakların tümü, tespit etmeye çalıştığımız sinyalden daha güçlü büyüklük sıraları” dedi. “Teleskopun üzerinden geçen bir uçaktan yansıyan bir FM radyo sinyali bile verileri kirletmek için yeterlidir.”
Bu, Correlator süper bilgisayarın işlem gücünün devreye girdiği yerdir. Kontamine edici sinyalleri atma ve ayrıca MWA'nın doğasını hesaba katma gücüne sahiptir.
“Farklı radyo frekanslarına veya dalga boylarına bakarsak, teleskop biraz farklı davranır,” dedi Pober. “Teleskop tepkisinin düzeltilmesi, daha sonra astrofiziksel kirleticilerin ayrılması ve ilgili sinyalin yapılması için kesinlikle kritik önem taşır.”
Dizinin yeniden yapılandırılması, veri analizi teknikleri, süper bilgisayarın gücü ve araştırmacıların sıkı çalışması sonuç verdi. Kağıt nötr hidrojenden gelen sinyal için yeni bir üst sınır sunmaktadır. Bu, MWA ile çalışan bilim adamlarının yeni, daha ince ayarlanmış bir limit yayınladığı ikinci seferdir. Devam eden ilerlemeyle birlikte, bilim adamları zor sinyali bulmayı umuyorlar.
Pober, “Bu analiz, ikinci aşama yükseltmenin istenen etkilerinin çoğunun olduğunu ve yeni analiz tekniklerinin gelecekteki analizleri geliştireceğini gösteriyor” dedi. “MWA'nın şimdi arka arkaya sinyal üzerinde yayınladığı gerçeği, bu deneyin ve yaklaşımının çok fazla vaadi olduğu fikrine ivme kazandırıyor.”
Daha:
- Basın Bülteni: Bilim adamları kozmik şafaktan sinyal vermek için her zamankinden daha yakın
- Araştırma Raporu: Redshift 7'de İlk Sezon MWA Faz II EoR Güç Spektrumu Sonuçları
- MIT Haystack Gözlemevi: Reionizasyon Dönemi
- Uzay Dergisi: Erken Galaksi Saptamaları Reionizasyon Dönemi
