Vesmír nebyl vždy tak dobře osvětlené místo. Měl svůj vlastní temný věk, v dobách, kdy se formovaly hvězdy a galaxie. Problém je v tom, že v tomto časovém období necestuje vesmírem žádné viditelné světlo.
Tým astronomů vedený dr. Benjaminem McKinleyem z Mezinárodního centra pro výzkum astronomie astronomie (ICRAR) a Curtin University pomocí Měsíce pomáhá uvolnit tato tajemství.
Vesmír má svou vlastní historickou časovou osu a pochopení tohoto nového výzkumu vyžaduje pohled na tuto časovou osu. Poté, co se Velký třesk rozvalil, bylo asi 377 000 let, kde se toho moc nestalo. Zatím se nevytvořily žádné hvězdy a pro cestování fotonů bylo příliš horké. Tento první kus času má snadno zapamatovatelné jméno „Early Universe“.
U asi 377 000 roků se vesmír ochladil natolik, že se stal průhledným. V té době byl vesmír ovládán energetickými atomy vodíku. Když se ochladili, vodík uvolnil fotony. Fotony od této doby jsou známé jako Cosmic Microwave Background (CMB). CMB je něco jako velký záblesk toho okamžiku, vtisknutý na pozadí vesmíru.
377 000 letá značka je místem, kde začaly temné věky, a pokračovala až do doby okolo 1 miliardy let. Říká se tomu temný věk, protože neexistovaly žádné hvězdy a samozřejmě žádné hvězdné světlo. Světlo z CMB bylo světlo, ale neříká nám, co potřebujeme vědět. Naštěstí veškerý ten vodík, který vychladl a nechal astronomy studovat CMB, ještě nebyl dokončen. Tyto vodíky byly nyní neutrální, ale stále uvolňovaly občasný foton a tyto fotony jsou známé jako 21 cm rotační linie neutrálního vodíku. Phew! Nadechni se.
Což nás přivádí k této nové studii. Je mnoho výzkumu tohoto neutrálního vodíku, protože je to nejslibnější cesta pro studium raných dnů vesmíru. Problém je v tom, že signál je velmi slabý a je zahalen jinými jasnými astrofyzikálními objekty v popředí. Nástroje používané k jeho měření také zavádějí systematické účinky, které je třeba snížit. A o tom je tato studie opravdu.
Autoři poukazují na to, že toto je první ze série článků o tomto výzkumu. Použití odrazené Měsíce a Mléčné dráhy je součástí jemně vyladěné kalibrace potřebné pro sondu 21 cm. točící se čára vodíku nebo to, čemu budeme říkat světlo od časně neutrálního vodíku.
Dr. McKinley a další vědci používají radioteleskop zvaný Murchison Widefield Array (MWA), který se nachází v oblasti tichého rádia v poušti západní Austrálie. MWA je interferometr tvořený 256 samostatnými zařízeními o rozloze 6 km 2. Každý z těchto 256 webů obsahuje 16 samostatných přijímačů, přičemž celý systém je propojen dohromady.
To, co se dr. McKinley a jeho tým opravdu snaží, je použít MWA k „vrtání dolů“ jasem vesmíru, aby bylo vidět temno z neutrálního vodíku v temných dobách. Nejprve vrtají jasem Mléčné dráhy, pak světlem z jiných galaxií, pak CMB. Doufejme, že po tom všem, co bylo vysvětleno, zbývá světlo z neutrálního vodíku. Tato studie je začátkem jejich pokusu izolovat světlo od neutrálního vodíku.
"Měřili jsme hodnotu průměrného jasu naší Galaxie v místě, kde ji Měsíc zakrývá, abychom ukázali, že technika funguje." - Dr. McKinley, ICRAR.
V tomto časném experimentu tým využil schopnosti Murchison Widefield Array k měření kolísání průměrného jasu oblohy. Udělali to tím, že použili Měsíc k zablokování oblohy. Při výměně e-mailů s časopisem Space Magazine Dr. McKinley vysvětlil tento proces. "Takže používáme Měsíc, abychom vytvořili kolísání průměru tím, že jsme ho vložili do našeho zorného pole, abychom okultizovali oblohu." Předpokládáme, že známe jas Měsíce (na základě jeho teploty), a tak můžeme odvodit střední teplotu oblohy. “
Problém je, že Měsíc je také reflexním tělem. Vesmír žije s rádiovými vlnami poskakujícími kolem a Měsíc odráží některé z těch - včetně těch z Mléčné dráhy -, které je třeba započítat. Jak říká Dr. McKinley: „Teplota Měsíce však není určována pouze teplotou. Odráží také radiové vlny včetně vln pocházejících ze Země a vln přicházejících z vesmíru. Proto jsem musel modelovat Mléčnou dráhu odskakující z Měsíce do dalekohledu. Vypočítáme, jaký odraz by měl být založen na modelu Mléčné dráhy a poté to použijeme v naší analýze (odečtením od měsíčního jasu). “
Fascinující obraz Mléčné dráhy odrážející se od Měsíce není jen hezký obrázek. Představuje jakýsi důkaz konceptu pro týmové metody měření. "Měřili jsme hodnotu průměrného jasu naší Galaxie na místě, kde se objevuje Měsíc, abychom ukázali, že technika funguje," řekl Dr. McKinley pro časopis Space Space.
Dr. McKinley a jeho tým jsou teprve na začátku toho, co doufají, že to bude plodná řada otázek. Stále potřebují upřesnit způsob, jakým odpovídají za emise v popředí a pozadí, aby izolovali časné emise vodíkových vodíku. Pokud ale budou, otevřou okno na nepolapitelnou 21 cm rotující linii neutrálního vodíku. A pokud to mohou pozorovat, doufají, že zodpoví některé základní otázky týkající se historie vesmíru.
- Research Paper: „Měření globálního 21 cm signálu pomocí MWA-I: vylepšená měření galaktického synchrotronového pozadí pomocí lunární okultizace“
- Tisková zpráva ICRAR: „Měsíc pomáhá odhalit tajemství vesmíru“
- Wikipedia Entry: Chronology of the universe
