Millal „Universumi pimedad ajastud“ lõppesid? See harv molekul hoiab vastust.


Ammu, miljonid aastad enne, kui esimene täht elule puhkes, oli kogu universum pimeduse meri.

Algus umbes 400 000 aastat pärast Suur pauk ja kestes sadu miljoneid aastaid, see nn tume vanus universumi tähistas viimast korda, kui tühi ruum oli tõesti tühi; ei ühtegi planeeti, ei päikest, ei galaktikaid ega elu – lihtsalt vesinikuaatomite udu, mis on suure paugu poolt sepistatud ja jäetud läbi pimeduse.

Täna üritavad teleskoobid kogu maailmas sellele primaalile pilgu peale saada vesinik (tuntud kui neutraalne vesinik), et teha kindlaks hetk, millal pimeduseajad lõpuks lõppesid ja esimesed galaktikad moodustusid. Kuigi need iidsed aatomid on endiselt tabamatud, võis Austraalia tagamaa uurijate meeskond nende leidmisele lähemale jõuda kui kunagi varem.

Seotud: Suurest paugust kuni tänapäevani: hetketõmmised meie universumist läbi aja

Eeltrüki andmebaasi avaldatud uue uuringu kohaselt arXiv ja peagi ilmunud väljaandes Astrophysical Journal, kasutasid astronoomid Murchisoni Widefield Array (MWA) raadioteleskoopi, et uurida sügavale kosmilisse minevikku, otsides vesiniku neutraalse signaali lainepikkust. Nad ei leidnud seda, mida nad otsisid – kuid kasutades uusi sätteid teleskoobi hiljuti värskendatud massiivis, määras meeskond madalaima vesiniku signaali tugevuse piiri.

"Võime kindlalt öelda, et kui neutraalne vesiniku signaal oleks tugevam kui paberil seatud piir, siis oleks teleskoop selle tuvastanud," ütles uuringu kaasautor Jonathan Pober, Browni ülikooli füüsika dotsent. Rhode Island. See tähendab, et nende iidsete molekulide jaht kestab endiselt ja nüüd teavad teadlased, et vesiniku neutraalsed jalajäljed on isegi oodatust nõrgemad.

Esimesed aatomid

Varasest universumist läbi kulgev energia oli nii tugev, et igal aatomil olid oma elektronid rebenenud, andes neile positiivse laengu. Neist esimene aatomid oli positiivselt laetud vesinikioon. Sadade tuhandete aastate jooksul jahutas ja laienes universum piisavalt, et need vesinikioonid saaksid taas oma elektronid, muutudes taas neutraalseks. Arvatakse, et need neutraalsed vesinikuaatomid on kosmiliste pimedate ajastute domineerivad omadused. (Lõpuks, kui neist piisavalt kokku rühmiti, et moodustada esimesi tähti, ioniseerusid aatomid nendest tähtedest kiirgava energia abil uuesti.)

Seotud: Kuidas universum alguse sai?

Teadlased teavad, et neutraalne vesinik eraldab kiirgust lainepikkusel 21 sentimeetrit – ent kuna universum on viimase 12 miljardi aasta jooksul laienenud, on ka need lainepikkused veninud. Uue uuringu autorite hinnangul on vesiniku neutraalse lainepikkus ulatunud umbes 2 meetrini – ja see on signaal, mille järgi nad otsisid taevast MWA kasutamiseks.

Probleem on selles, et on palju allikaid (nii inimese loodud kui ka taevalikke), mis kiirgavad samal lainepikkusel.

"Kõik need muud allikad on palju suurusjärku tugevamad kui signaal, mida proovime tuvastada," ütles Pober. "Isegi FM-raadiosignaal, mis peegeldub teleskoobi kohal liikuvast lennukist, on andmete saastamiseks piisav."

Niisiis, Pober ja ta kolleegid kirjutasid võrrandikomplekti, et need saasteained oma vaatlustes tuvastada ja välja rookida. Pärast rohkem kui 1200 pildistamist raadiolaine taevapildid, tegid teadlased kindlaks, et iga leitud 2-meetrine heide jäljendas neid mujalt kui neutraalsest vesinikust, mida nad otsisid.

Ehkki hinnatud aatomisignaal jääb avastamata, õnnestub uuel uurimistööl kitsendada seda, kuidas neutraalse vesiniku otsingud tulevikus välja peaksid nägema. Teadlaste sõnul annavad need tulemused tugeva aluse, et MWA eksperimendid viivad selle jahi õigele teele. Edasiste uuringutega võiksid kosmiliste pimedate ajastute viimased säilmed varsti päevavalgele tuua.

Algselt avaldatud Elav teadus.

Kuidas see töötab?

Kas soovite rohkem teadust? Hankige meie õdede väljaande tellimus Ajakiri "Kuidas see töötab", viimaste hämmastavate teadusuudiste jaoks. (Pildikrediit: Future plc)