Около 12 миллиардов лет назад, Вселенная возникла из огромного космического темные века, как первые звезды и галактики засветились. Новый анализ данных, собранных различными Мерчисон Уидфилде радиотелескопа (МДЖ), ученые сейчас ближе, чем когда-либо обнаружение ультра-слабый подпись этого переломного момента в истории Вселенной.
В статье, препринт на сайте arXiv и в ближайшее время будут опубликованы в Астрофизическом журнале, исследователи представляют первый анализ данных с новой конфигурацией АМС разработан специально для того, чтобы искать сигнал нейтрального водорода, газ, который господствует во Вселенной космические темные века. Анализ устанавливает новый лимит — низшего предела, однако, за силу нейтрального водорода сигнала.
«Мы можем с уверенностью сказать, что если нейтральный водород сигнал был сильнее, чем предел, который мы установили в бумагу, а затем телескоп обнаружил бы его,» сказал Джонатан Pober, доцент физики в Университете Брауна и автор на новой бумаге. «Эти результаты могут помочь нам в дальнейшем ограничивать время, когда космические темные века закончились и появились первые звезды».
Исследования возглавил Wenyang ли, кто выполнил работу как аспирант в Университете Брауна. Ли и Pober сотрудничал с международной группой исследователей, работавших с МДЖ.
Несмотря на его важность в космической истории, мало что известно о том периоде, когда первые звезды сформировались, которая известна как эпоха Reionization (ПНП). Первые атомы, которые образовались после Большого взрыва были положительно заряженные ионы водорода — атомы которых происходит отрыв электронов от энергии детской Вселенной. Как Вселенная охлаждается и расширяется, атомы водорода воссоединиться со своими электронами в форме нейтрального водорода. И это только примерно все, что было во Вселенной до примерно 12 миллиардов лет назад, когда атомы начали слипания вместе, чтобы сформировать звезды и галактики. Свет от этих ре-ионизированные объекты нейтрального водорода, в результате чего она в значительной степени исчезнут из межзвездного пространства.
Цель таких проектов, как происходит на МДЖ, чтобы найти сигнал нейтрального водорода от темных веков и определить, насколько это изменило как Мун развернулась. Это может выявить новые и важные сведения о первых звезд — строительные блоки Вселенной мы видим сегодня. Но подхватить какую-нибудь увидеть, что 12 миллиардов-летний сигнала является сложной задачей, которая требует инструментов с утонченной чувствительностью.
Когда он начал работать в 2013 году, МДЖ был массив радио 2,048 антенн, размещенных в отдаленной сельской местности Западной Австралии. Антенны в комплекте вместе в 128 «плитки», сигналы которых объединяются в суперкомпьютер под названием коррелятор. В 2016 году количество плитки была два раза до 256, и их конфигурации на местности было изменено, чтобы улучшить их чувствительность к нейтральным водородом сигнала. Этот новый документ является первым анализом данных из расширенного массива.
Нейтральный водород излучает на длине волны 21 сантиметр. Как Вселенная расширилась в течение последних 12 млрд. лет, сигнал из ПНП в настоящее время растягивается до 2 метров, и вот, что МДЖ астрономы ищут. Проблема есть и множество других источников, которые излучают на одной волне — антропогенные источники, такие как цифровое телевидение, а также естественных источников в пределах Млечного Пути и от миллионов других галактик.
«Все эти и другие источники, на много порядков сильнее, чем сигнал, который мы пытаемся обнаружить», — сказал Pober. «Даже FM-радио сигнал, отраженный от самолета, что, случается, проходя над телескопа достаточно, чтобы загрязнить данных».
В доме на сигнал, исследователи используют множество методов обработки, чтобы отсеять тех загрязняющих веществ. В то же время они составляют уникальные частотные характеристики самого телескопа.
«Если мы посмотрим на разных радио частотах или длинах волн, телескоп ведет себя немного по-другому», — сказал Pober. «Исправления для ответа телескоп является абсолютно критическим для то делаешь отделения астрофизических загрязнений и сигнала.»
Эти методы анализа данных в сочетании с расширенным объемом самого телескопа привело к созданию новой верхней границы ПНП сигнала. Это второе подряд лучшее-ограничить анализ, чтобы быть выпущенным МДЖ и вызывает надежду, что эксперимент будет однажды обнаружить неуловимого сигнала ПНП.
«Этот анализ показывает, что второй этап модернизации было много желаемых эффектов, а новые методики анализа позволит улучшить будущие анализы», — сказал Pober. «Тот факт, что АМС уже опубликовала» спина к спине «два лучших лимиты на сигнал дает импульс к мысли, что это эксперимент и его подход имеет большое обещание».
Исследование было частично поддержана Национальным научным фондом США (грант № 1613040). АМС получает поддержку от правительства Австралии и признает Wajarri средняя людьми, как традиционные владельцы территории обсерватории.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!