Το σύμπαν δεν ήταν πάντα τόσο καλά φωτισμένο μέρος. Είχε το δικό του Dark Ages, τις μέρες πριν σχηματιστούν αστέρια και γαλαξίες. Το πρόβλημα είναι ότι δεν υπάρχει ορατό φως που ταξιδεύει μέσα από το Σύμπαν από αυτή τη χρονική περίοδο.
Τώρα, μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Δρ. Benjamin McKinley του Διεθνούς Κέντρου για την Έρευνα Ραδιοαστρονομίας (ICRAR) και το Πανεπιστήμιο Curtin χρησιμοποιούν τη Σελήνη για να ξεκλειδώσουν αυτά τα μυστικά.
Το σύμπαν έχει το δικό του ιστορικό χρονοδιάγραμμα και η κατανόηση αυτής της νέας έρευνας απαιτεί μια ματιά σε αυτό το χρονοδιάγραμμα. Μετά το τροχαίο του Big Bang, υπήρχαν περίπου 377.000 χρόνια όπου δεν συνέβησαν πολλά. Δεν είχαν σχηματιστεί ακόμη αστέρια και ήταν πολύ ζεστό για να ταξιδέψουν τα φωτόνια. Αυτό το πρώτο κομμάτι του χρόνου έχει το εύκολο στη μνήμη όνομα "Early Universe".
Περίπου 377.000 χρόνια, το Σύμπαν είχε κρυώσει αρκετά ώστε έγινε διαφανές. Εκείνη την εποχή, το Σύμπαν κυριαρχούσε από ενεργητικά άτομα υδρογόνου. Καθώς κρυώθηκαν, το υδρογόνο απελευθέρωσε τα φωτόνια. Τα φωτόνια από αυτήν την εποχή είναι γνωστά ως το Cosmic Microwave Background (CMB). Το CMB είναι σαν ένα μεγάλο φλας εκείνης της στιγμής, αποτυπωμένο στο φόντο του Κόσμου.
Το σημάδι των 377.000 ετών είναι το σημείο όπου ξεκίνησαν οι Σκοτεινές Εποχές και συνεχίστηκε μέχρι περίπου το 1 δισεκατομμύριο έτος. Ονομάζεται «Σκοτεινοί Αιώνες» επειδή δεν υπήρχαν αστέρια, και φυσικά, δεν υπήρχε αστέρι. Υπήρχε το φως από το CMB, αλλά δεν μας λέει τι πρέπει να γνωρίζουμε. Ευτυχώς, όλο αυτό το υδρογόνο που είχε κρυώσει και άφησε το CMB για μελέτη των αστρονόμων δεν έγινε ακόμη. Αυτά τα υδρογόνα ήταν τώρα ουδέτερα, αλλά εξακολουθούσαν να απελευθερώνουν το περιστασιακό φωτόνιο και αυτά τα φωτόνια είναι γνωστά ως η γραμμή περιστροφής 21 cm ουδέτερου υδρογόνου. Φτου! Να πάρει μια ανάσα.
Αυτό μας φέρνει σε αυτή τη νέα μελέτη. Υπάρχει πολλή έρευνα για αυτό το ουδέτερο υδρογόνο, επειδή είναι η πιο πολλά υποσχόμενη οδός για τη μελέτη των πρώτων ημερών του Σύμπαντος. Το πρόβλημα είναι ότι το σήμα είναι πολύ αδύναμο και καλύπτεται από άλλα φωτεινά αστροφυσικά αντικείμενα στο προσκήνιο. Τα μέσα που χρησιμοποιούνται για τη μέτρησή της εισάγουν επίσης συστηματικά αποτελέσματα που πρέπει να μειωθούν. Και αυτό ακριβώς αφορά αυτή η μελέτη.
Οι συγγραφείς επισημαίνουν ότι αυτή είναι η πρώτη σε μια σειρά εργασιών σχετικά με αυτήν την έρευνα. Η χρήση της Σελήνης και του Γαλαξία που αντανακλούν είναι μέρος της λεπτομερούς βαθμονόμησης που απαιτείται για την ανίχνευση των 21 cm. γραμμή περιστροφής υδρογόνου, ή αυτό που θα ονομάσουμε το φως από το πρώιμο ουδέτερο υδρογόνο.
Ο Δρ McKinley και οι άλλοι ερευνητές χρησιμοποιούν ένα τηλεσκόπιο ραδιοφώνου που ονομάζεται Murchison Widefield Array (MWA) που βρίσκεται σε μια ήσυχη περιοχή στην έρημο της Δυτικής Αυστραλίας. Το MWA είναι ένα συμβολόμετρο που αποτελείται από 256 ξεχωριστές εγκαταστάσεις που καλύπτουν έκταση 6 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Καθένας από αυτούς τους 256 ιστότοπους περιέχει 16 ξεχωριστούς δέκτες, με ολόκληρο το σύστημα συνδεδεμένο μεταξύ τους.
Αυτό που ο Δρ McKinley και η ομάδα του προσπαθούν πραγματικά να κάνουν είναι να χρησιμοποιήσουν το MWA για να «διαπεράσουν» τη φωτεινότητα του Σύμπαντος για να δουν το φως από το ουδέτερο υδρογόνο στους Σκοτεινούς Εποχές. Πρώτα διατρέχουν τη φωτεινότητα του Γαλαξία μας, μετά το φως από άλλους γαλαξίες και μετά το CMB. Ας ελπίσουμε ότι, μετά από όλα αυτά που έχουν ληφθεί υπόψη, αυτό που απομένει είναι το φως από το ουδέτερο υδρογόνο. Αυτή η μελέτη είναι η αρχή της προσπάθειάς τους να απομονώσουν το φως από το ουδέτερο υδρογόνο.
«Έχουμε μετρήσει την τιμή της μέσης φωτεινότητας του Γαλαξία μας στο σημείο όπου το φεγγάρι το κρύβει, για να δείξουμε ότι η τεχνική λειτουργεί». - Δρ McKinley, ICRAR.
Σε αυτό το πρώιμο πείραμα, η ομάδα χρησιμοποίησε τις δυνατότητες του Murchison Widefield Array για να μετρήσει τις διακυμάνσεις στη μέση φωτεινότητα του ουρανού. Το έκαναν χρησιμοποιώντας τη Σελήνη για να αποκλείσουν τον ουρανό. Σε μια ανταλλαγή email με το Space Magazine, ο Δρ McKinley εξήγησε τη διαδικασία. «Έτσι, χρησιμοποιούμε τη Σελήνη για να παράγουμε διακυμάνσεις σχετικά με το μέσο όρο, βάζοντάς το στο οπτικό πεδίο μας για να αποκρύψουμε τον ουρανό. Υποθέτουμε ότι γνωρίζουμε τη φωτεινότητα της Σελήνης (με βάση τη θερμοκρασία της) και έτσι μπορούμε να συμπεράνουμε τη μέση θερμοκρασία του ουρανού. "
Το πρόβλημα είναι ότι η Σελήνη είναι επίσης ένα ανακλαστικό σώμα. Το Σύμπαν είναι ζωντανό με ραδιοκύματα που αναπηδούν γύρω, και η Σελήνη αντανακλά ορισμένα από αυτά - συμπεριλαμβανομένων αυτών από τον Γαλαξία - που πρέπει να λογοδοτηθούν. Όπως λέει ο Δρ McKinley, «Αλλά η θερμοκρασία της Σελήνης δεν καθορίζεται μόνο από τη θερμοκρασία της. Αντανακλά επίσης τα ραδιοκύματα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που προέρχονται από τη Γη και εκείνων που προέρχονται από το διάστημα. Γι 'αυτό έπρεπε να μοντελοποιήσω τον Γαλαξία που αναπηδά από τη Σελήνη στο τηλεσκόπιο. Υπολογίζουμε τι πρέπει να βασίζεται η αντανάκλαση σε ένα μοντέλο του Γαλαξία μας και στη συνέχεια το χρησιμοποιούμε στην ανάλυσή μας (αφαιρώντας τον μακριά από τη φωτεινότητα της Σελήνης). "
Η συναρπαστική εικόνα του Γαλαξία που αντανακλάται στη Σελήνη δεν είναι απλώς μια όμορφη εικόνα. Αντιπροσωπεύει ένα είδος απόδειξης έννοιας για τις μεθόδους μέτρησης της ομάδας. «Έχουμε μετρήσει την αξία της μέσης φωτεινότητας του Γαλαξία μας στο σημείο όπου το φεγγάρι το κρύβει, για να δείξουμε ότι η τεχνική λειτουργεί», δήλωσε ο Δρ McKinley στο Space Magazine.
Ο Δρ McKinley και η ομάδα του είναι μόνο στην αρχή αυτού που ελπίζουν ότι θα είναι μια καρποφόρα γραμμή έρευνας. Πρέπει ακόμη να βελτιώσουν τον τρόπο με τον οποίο αντιπροσωπεύουν τις εκπομπές προσκηνίου και υποβάθρου προκειμένου να απομονώσουν τις πρώτες εκπομπές ραδιοφώνου υδρογόνου. Αλλά αν μπορούν, τότε θα έχουν ανοίξει ένα παράθυρο στην αόριστη γραμμή περιστροφής 21 cm ουδέτερου υδρογόνου. Και αν μπορούν να το παρατηρήσουν, ελπίζουν να απαντήσουν σε κάποια θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με την ιστορία του Σύμπαντος.
- Ερευνητικό έγγραφο: «Μέτρηση του παγκόσμιου σήματος 21 cm με το MWA-I: βελτιωμένες μετρήσεις του φόντου Galactic synchrotron χρησιμοποιώντας σεληνιακή απόκρυψη»
- Δελτίο Τύπου ICRAR: «Η Σελήνη βοηθά να αποκαλύψει τα μυστικά του Σύμπαντος»
- Είσοδος Wikipedia: Χρονολογία του σύμπαντος
