Už dávno, miliony let předtím, než první hvězda ožila, byl celý vesmír mořem temnoty.
Začalo to asi 400 000 let po Velkém třesku a trvalo stovky milionů let, tato tzv. Temná doba vesmíru znamenala naposledy, když byl prázdný prostor opravdu prázdný; žádné planety, žádné slunce, žádné galaxie, žádný život - jen mlha atomů vodíku vytvořená Velkým třeskem a ponechaná v temnotě.
Dnes se dalekohledy po celém světě snaží zachytit pohled na tento primární vodík (známý jako neutrální vodík), aby určily okamžik, kdy temné věky konečně skončily a vytvořily se první galaxie. Zatímco tyto staré atomy zůstávají nepolapitelné, tým vědců v australském vnitrozemí se k nim mohl přiblížit více než kdy předtím.
Podle nové studie zveřejněné v předtiskové databázi arXiv a brzy se objeví v Astrophysical Journal, astronomové použili radioteleskop Murchison Widefield Array (MWA) k nahlédnutí hluboko do kosmické minulosti při hledání vlnové délky podpisu neutrálního vodíku. Nenalezli to, co hledali - pomocí nových nastavení v nedávno aktualizovaném poli dalekohledu však tým určil nejnižší mezní hodnotu síly signálu neutrálního vodíku.
"Můžeme s jistotou říci, že pokud by byl neutrální vodíkový signál silnější, než je limit, který jsme stanovili v článku, dalekohled by to detekoval," řekl spoluautor studie Jonathan Pober, odborný asistent fyziky na Brown University v Rhode Island. To znamená, že hon na tyto staré molekuly je stále zapnutý, a nyní vědci vědí, že stopy neutrálního vodíku jsou dokonce slabší, než se očekávalo.
První atomy
Energie proudící skrz raný vesmír byla tak silná, že každý atom nechal své elektrony roztrhnout, což jim přineslo kladný náboj. Prvním z těchto atomů byl kladně nabitý vodíkový ion. Po stovky tisíc let se vesmír ochladil a rozšířil natolik, aby tyto vodíkové ionty znovu získaly své elektrony a znovu se staly neutrálními. Tyto neutrální atomy vodíku jsou považovány za dominantní rys kosmického temného věku. (Nakonec, když jich bylo dost, aby vytvořily první hvězdy, atomy byly znovu ionizovány energií vyzařovanou z těchto hvězd.)
Vědci vědí, že neutrální vodík vyzařuje záření na vlnové délce 21 centimetrů - jak se však vesmír v posledních 12 miliardách let rozšířil, tyto vlnové délky se také natáhly. Autoři nové studie odhadli, že vlnová délka neutrálního vodíku se natáhla na asi 2 metry - a to je signál, že prohledávají nebe za použití MWA.
Potíž je v tom, že existuje mnoho zdrojů (umělých i nebeských), které vyzařují stejnou vlnovou délku.
"Všechny tyto další zdroje jsou o mnoho řádů silnější než signál, který se snažíme odhalit," řekl Pober. "Dokonce i rádiový signál FM, který se odráží od letounu, který náhodou prochází nad dalekohledem, je dostačující k tomu, aby kontaminoval data."
Pober a jeho kolegové tedy napsali sadu rovnic, která tyto nečistoty identifikovala a vyřadila z jejich pozorování. Poté, co pořídili více než 1 200 snímků z rádiových vln oblohy, vědci zjistili, že každá stopa emisí 2 metrů, které našli, pochází z jiného zdroje než z neutrálního vodíku, který hledali.
Zatímco ceněný atomový signál zůstává neobjevený, novému výzkumu se podaří zúžit, jak by mělo vypadat budoucí hledání neutrálního vodíku. Podle vědců tyto výsledky ukazují, že experimenty MWA vedou tímto lovem správným směrem. S dalším výzkumem by mohly být brzy odhaleny poslední pozůstatky kosmického temného věku.
