Изучение первых звезд сквозь туман ранней Вселенной

Изучение первых звезд сквозь туман ранней Вселенной

Наблюдение за рождением первых звезд и галактик было целью астрономов на протяжении десятилетий. Это объяснит эволюцию Вселенной.

Команда Кембриджского университета создала метод, который позволит им увидеть и изучить первые звезды через облака водорода, которые покрыли Вселенную примерно через 378.000 XNUMX лет после Большого взрыва. Его методология, являющаяся частью эксперимента REACH (Радиоэксперимент по анализу космического водорода), повысит качество и надежность радиотелескопических наблюдений в этот новый ключевой момент развития Вселенной.

Др. Элой де Лера Аседо из Кембриджской Кавендишской лаборатории, ведущий автор статьи, сказал: «В то время, когда образовались первые звезды, Вселенная была практически пуста и состояла в основном из водорода и гелия. Из-за гравитации элементы в конечном итоге соединились вместе из-за гравитации, и условия были подходящими для ядерного синтеза, в результате которого образовались первые звезды. Но они были окружены облаками так называемого нейтрального водорода, которые хорошо поглощают свет, поэтому трудно обнаружить или наблюдать свет непосредственно за облаками».

«Действительный результат потребует новой физики, чтобы объяснить его из-за температуры газообразного водорода, которая должна быть намного холоднее, чем позволяет наше нынешнее понимание Вселенной. В качестве альтернативы причиной может быть необъяснимая более высокая температура фонового излучения, обычно считающаяся так называемым космическим микроволновым фоном».

«Последствия были бы огромными, если бы мы могли подтвердить, что сигнал, обнаруженный в предыдущем эксперименте, исходил от первых звезд».

Астрономы исследуют 21-сантиметровую линию, сигнатуру электромагнитного излучения водорода в ранней Вселенной, чтобы исследовать эту стадию эволюции Вселенной, которую часто называют Космическим Рассветом. Они ищут радиосигнал, который сравнивает излучение водорода с излучением за водородной дымкой.

Метод, созданный учеными, использует байесовскую статистику для идентификации космологического сигнала в присутствии помех телескопа и общего шума неба, что позволяет различать сигналы. Для этого требовались передовые методики и технологии из разных областей.

Они использовали моделирование, чтобы имитировать реальное наблюдение с использованием нескольких антенн, что повышает надежность данных — предыдущие наблюдения были основаны на одной антенне.

Лера Аседо сказала, «Наш метод анализирует данные с нескольких антенн вместе и в более широкой полосе частот, чем эквивалентные современные инструменты. Этот подход даст нам информацию, необходимую для байесовского анализа данных».

«По сути, мы забыли о традиционных стратегиях проектирования и сосредоточились на разработке телескопа, который соответствует тому, как мы планируем анализировать данные — что-то вроде обратного дизайна. Это могло бы помочь нам измерить вещи от Космической Зари до времени реионизации, когда водород во Вселенной был реионизирован».

Строительство телескопа завершается в радиозаповеднике Кару в Южной Африке, месте, выбранном из-за отличных условий для радионаблюдений за небом. Он находится вдали от искусственных радиочастотных помех, таких как телевизионные и FM-радиосигналы.

Профессор де Вильерс, соруководитель проекта в Стелленбосском университете в Южной Африке, сказал: «Хотя антенная технология, используемая для этого прибора, довольно проста, удаленные и суровые условия развертывания, а также строгие допуски, необходимые при производстве, делают этот проект очень сложным для работы».

Он добавил: «Мы очень рады видеть, как работает система, и мы полностью уверены, что сможем сделать это неуловимое обнаружение».

Ссылка на журнал:

    1. Э. де Лера Аседо и др.: «Радиометр REACH для обнаружения 21-см водородного сигнала с красным смещением z ≈ 7,5–28». Астрономия природы (июль 2022 г.). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9

Похожие сообщения

Оставить комментарий

ошибка: