Вселената не винаги е била толкова добре осветено място. Той имаше свои Тъмни векове, назад в дните преди формирането на звезди и галактики. Проблемът е, че няма видима светлина, пътуваща през Вселената от този период от време.
Сега екип от астрономи, ръководен от д-р Бенджамин Маккинли от Международния център за изследвания на радиоастрономията (ICRAR) и Университета Къртин, използват Луната, за да помогнат за разкриването на тези тайни.
Вселената има своя историческа времева линия и разбирането на това ново изследване изисква поглед върху тази времева линия. След Големия взрив нещата се търкаляха, имаше около 377 000 години, където не се случи много. Все още не се бяха образували звезди и беше прекалено горещо, за да пътуват фотоните. Тази първа част от времето има лесно запомнящото се име „Ранна Вселена.“
На около 377 000 годишна марка Вселената се е охладила достатъчно, че е станала прозрачна. По това време Вселената е доминирана от енергийни водородни атоми. Докато изстиват, водородът отделя фотони. Фотоните от това време са известни като космически микровълнов фон (CMB). CMB е нещо като голяма светкавица на този момент, отпечатана на фона на Космоса.
Маркът от 377 000 години е мястото, където започват тъмните векове, и продължава до около 1 милиард годината. Нарича се Тъмни векове, защото нямаше звезди и, разбира се, няма звездна светлина. Имаше светлината от CMB, но тя не ни казва какво трябва да знаем. За щастие, всичко онова водород, който се е охладил и е оставил CMB за астрономите да учат, все още не е свършено. Тези водород сега бяха неутрални, но все пак отделяха случайния фотон, а тези фотони са известни като 21-сантиметрова спинова линия на неутрален водород. Пфу! Поеми си дъх.
Което ни довежда до това ново изследване. Има много изследвания на този неутрален водород, защото той е най-обещаващият път за изучаване на ранните дни на Вселената. Проблемът е, че сигналът е много слаб и е обвит от други ярки астрофизични обекти на преден план. Инструментите, използвани за измерването му, също въвеждат системни ефекти, които трябва да бъдат намалени. И за това всъщност става въпрос за това проучване.
Авторите изтъкват, че това е първата в поредица от документи за това изследване. Използването на Луната и Млечния път, отразяващи се от него, са част от фино настроеното калибриране, необходимо за сондиране на 21 cm. въртяща се линия на водород или това, което ще наричаме светлината от ранния неутрален водород.
Д-р Маккинли и другите изследователи използват радиотелескоп, наречен Murchison Widefield Array (MWA), разположен в радио-тиха зона в пустинята на Западна Австралия. MWA е интерферометър, състоящ се от 256 отделни инсталации на площ от 6 кв. Км. Всеки от тези 256 сайта съдържа 16 отделни приемника, като цялата система е свързана заедно.
Това, което д-р Макинли и неговият екип наистина се опитват да направят, е да използват MWA, за да „пробият надолу“ през яркостта на Вселената, за да видят светлината от неутралния водород в тъмните векове. Първо пробиват яркостта на Млечния път, после светлината от други галактики, а след това СМВ. Да се надяваме, че след всичко отчетено, останалото е светлината от неутралния водород. Това изследване е началото на опита им да изолират светлината от неутралния водород.
"Измерихме стойността на средната яркост на нашата Галактика на мястото, където Луната я окупира, за да покажем, че техниката работи." - Д-р Макинли, ICRAR.
В този ранен експеримент екипът използва възможностите на Murchison Widefield Array за измерване на колебанията в средната яркост на небето. Те направиха това, като използваха Луната, за да блокират небето. В обмен на имейл с Space Magazine д-р Маккинли обясни процеса. „Така че ние използваме Луната, за да произведем колебание за средната стойност, като я поставим в нашето зрително поле, за да окултираме небето. Предполагаме, че знаем яркостта на Луната (въз основа на нейната температура) и така можем да заключим средната температура на небето. "
Проблемът е, че Луната също е отразяващо тяло. Вселената е жива с радиовълни, подскачащи наоколо, а Луната отразява някои от тях - включително такива от Млечния път - които трябва да бъдат отчетени. Както казва д-р Макинли, „Но температурата на Луната не се определя само от нейната температура. Той също така отразява радиовълните, включително тези, произхождащи от Земята, и тези, идващи от космоса. Ето защо трябваше да моделирам Млечния път, отскачащ от Луната в телескопа. Ние изчисляваме какво трябва да се основава на отражението по модел на Млечния път и след това го използваме в нашия анализ (изваждайки го далеч от лунната яркост). "
Очарователното изображение на Млечния път, отразено от Луната, не е просто хубава картина. Той представлява един вид доказателство за концепцията за методите за измерване на екипа. „Измерихме стойността на средната яркост на нашата Галактика на мястото, където Луната я окупира, за да покажем, че техниката работи“, казва д-р Маккинли пред Space Magazine.
Д-р Макинли и неговият екип са едва в началото на това, което се надяват, че ще бъде ползотворна линия на проучване. Те все още трябва да усъвършенстват начина, по който отчитат предните и фоновите емисии, за да изолират ранните водородни радио емисии. Но ако могат, тогава ще отворят прозорец към неуловимата 21 см спина линия на неутрален водород. И ако успеят да наблюдават това, те се надяват да отговорят на някои основни въпроси за историята на Вселената.
- Изследователска книга: „Измерване на глобалния 21-сантиметров сигнал с MWA-I: подобрени измервания на галактическия синхротрон фон с помощта на лунна окултация“
- Прессъобщение на ICRAR: „Луната помага да се разкрият тайните на Вселената“
- Вписване в Уикипедия: Хронология на Вселената
