Новый телескоп из проволочной сетки обнаружит пузыри после Большого взрыва, говорят ученые

Галактика Млечный Путь в ночном небе над массивом HERA. Телескоп способен ... [+] наблюдать только в период с апреля по сентябрь, когда Млечный Путь находится за горизонтом, поскольку галактика производит много радиошума, мешающего обнаружению слабого излучения Эпохи Реионизации. Массив расположен в радиотихом районе, где запрещено использование радиоприемников, мобильных телефонов и даже автомобилей с бензиновым двигателем.

Вначале, около 13,8 миллиардов лет назад, произошел «Большой взрыв», но что потом? Примерно 200 миллионов лет спустя среди обломков звезды объединились. Затем карликовые галактики. Их свет нагрел межгалактическую среду и вселенную, какой мы ее знаем.

Тот момент, когда звезды впервые включились, называется «космическим рассветом», уникальным периодом в истории Вселенной, о котором астрономы отчаянно пытаются узнать больше. Что представляли собой эти так называемые звезды и маленькие галактики «популяции 1»?

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) приблизился к ответу, сфотографировав галактику, которая существовала, когда Вселенной было примерно 325 миллионов лет. Впечатляет, но недостаточно близко.

Может ли самый чувствительный в мире радиотелескоп пойти еще дальше и увидеть этот «космический рассвет», несмотря на то, что он сделан в основном из проволочной сетки?

Возможно, потому, что чувствительность системы «Водородная эпоха реионизации» (HERA) — сети из 350 радиотелескопов в пустыне Кару в Южной Африке — только что удвоилась. Радиоастрономия — это исследование неба с помощью радиочастот, формы электромагнитного излучения, аналогичного видимому свету. Массивы, подобные HERA, расположены на поверхности Земли для усиления слабых радиосигналов.

Неважно, что новые детекторы HERA сделаны из проволочной сетки, труб ПВХ и телефонных столбов. «На двухметровой длине волны проволочная сетка представляет собой зеркало», — сказал Диллон. «Все сложные вещи находятся в серверной части суперкомпьютера».

Опубликованный в Интернете и принятый The Astrophysical Letters для будущей публикации, документ команды HERA описывает, как они улучшили чувствительность массива в 2,1 раза для света, испускаемого примерно 650 миллионов лет, и в 2,6 раза для излучения, испускаемого примерно через 450 миллионов лет после Большой взрыв.

Позже в этом году они намерены использовать эту новую чувствительность для построения трехмерной карты пузырей ионизированного и нейтрального водорода в процессе их эволюции от примерно 200 миллионов лет назад до примерно миллиарда лет после Большого взрыва.

Массив «Водородная эпоха реионизации» (HERA) состоит из 350 антенн, направленных вверх для обнаружения ... [+] 21-сантиметровых выбросов из ранней Вселенной. Он расположен в радиотихом районе засушливого Кару в Южной Африке.

«Трехмерная карта большей части светящейся материи во Вселенной — это цель на ближайшие 50 или более лет», — сказал Джошуа Диллон, научный сотрудник факультета астрономии Калифорнийского университета в Беркли и ведущий автор статьи. «Это приближает нас к потенциально революционной технике в космологии».

Ученые попытаются отделить «космические темные века» от «космического рассвета», выделив пузыри ионизированного водорода внутри холодного водорода ранней Вселенной.

Первые результаты хорошие. Работа с использованием HERA на данный момент предполагает, что первые звезды и галактики могли состоять в основном из водорода и гелия, в отличие от разнообразных элементов, которые они имели после этого периода. Однако во многом это связано с тем, что команда не обнаружила сигнал, который ищет.

«Это имеет смысл, поскольку мы говорим о периоде времени во Вселенной до того, как сформировалось большинство других элементов», — сказал Диллон.

Охота за важнейшими ионизированными пузырьками будет означать, что HERA будет искать длину волны света, которую нейтральный водород поглощает и излучает, а ионизированный водород — нет. Она называется линией длиной 21 сантиметр — частота 1420 мегагерц — и расширение Вселенной означает, что она в 10 раз длиннее (то есть около 2 м/6 футов). Таким образом, антенны HERA диаметром 14 метров должны быть в состоянии собирать и фокусировать это излучение на детекторах.