Много отдавна, милиони години преди първата звезда да изплува на бял свят, цялата вселена беше море от мрак.
Започвайки около 400 000 години след Големия взрив и продължил стотици милиони години, тази така наречена тъмна епоха на Вселената бележи последния път, когато празното пространство наистина беше празно; няма планети, няма слънца, няма галактики, няма живот - просто мъгла от водородни атоми, изковани от Големия взрив и оставени да се пробият през тъмнината.
Днес телескопите по света се опитват да видят този първичен водород (известен като неутрален водород), за да определят момента, когато тъмните векове най-накрая свършват и се образуват първите галактики. Докато тези древни атоми остават неуловими, екип от изследователи в австралийската отвътре може би ще се приближи до откриването им от всякога.
Според новото проучване, публикувано в базата данни за отпечатване arXiv и скоро да се появи в Astrophysical Journal, астрономите са използвали радиотелескопа Murchison Widefield Array (MWA), за да надникнат дълбоко в космическото минало в търсене на дължината на вълната на подписа на неутрален водород. Те не намериха това, което търсеха - обаче, използвайки нови настройки на наскоро актуализирания масив на телескопа, екипът определи най-ниската граница за силата на сигнала на неутрален водород.
"Можем да кажем с увереност, че ако сигналът за неутрален водород беше по-силен от границата, която зададохме в документа, тогава телескопът щеше да го засече", казва съавторът на изследването Джонатан Побер, доцент по физика в Браунския университет в Род Айлънд. Това означава, че ловът на тези древни молекули все още е продължен и сега изследователите знаят, че следите от неутрален водород са дори по-слаби от очакваното.
Първите атоми
Енергийното преминаване през ранната Вселена беше толкова силно, че всеки атом е разкъсал своите електрони, което им дава положителен заряд. Първият от тези атоми беше положително зареденият водороден йон. През стотици хиляди години Вселената се охлажда и разширява достатъчно, за да могат тези водородни йони да си възвърнат електроните, като отново станат неутрални. Смята се, че тези неутрални водородни атоми са доминиращата особеност на космическите тъмни векове. (В крайна сметка, когато достатъчно от тях се скупчат, за да образуват първите звезди, атомите отново се йонизират от енергия, излъчена от тези звезди.)
Учените знаят, че неутралният водород излъчва радиация с дължина на вълната 21 сантиметра - обаче, тъй като Вселената се разширява през последните 12 милиарда години, тези дължини на вълната също се простират. Авторите на новото изследване прецениха, че дължината на вълната на неутралния водород се е разтеглила до около 2 метра - и това е сигналът, при който претърсиха небето за използване на MWA.
Проблемът е, че има много източници (създадени от човека и небесни), които излъчват с една и съща дължина на вълната.
"Всички тези други източници са с много по-големи размери от сигнала, който се опитваме да открием", каза Побер. "Дори FM радио сигнал, който се отразява от самолет, който случайно минава над телескопа, е достатъчен за замърсяване на данните."
Така че Побер и неговите колеги написаха набор от уравнения, за да идентифицират и отстранят тези замърсители в своите наблюдения. След като направиха повече от 1200 снимки на радиовълни на небето, изследователите установиха, че всяка следа от двуметрови емисии, които откриват, идва от някъде различно от неутралния водород, който са търсили.
Докато цененият атомен сигнал остава неразкрит, новите изследвания успяват да стеснят как трябва да изглеждат бъдещите търсения на неутрален водород. Според изследователите тези резултати са категоричен, че експериментите с MWA водят този лов по правилния път. С по-нататъшни изследвания скоро могат да бъдат изведени на светло последните реликви от космическите тъмни векове.
