Посматрање од 26 цм радио сигнали, настали услед хиперфине транзиције космичког водоника, нуде алтернативно средство за проучавање раних свемир. Што се тиче неутралне епохе одојчади свемир када није емитовано светло, линије од 26 цм су можда само прозор. Међутим, ови су се променили у црвено радио сигнале које емитује космички водоник у раним свемир су изузетно слаби и до сада су били неухватљиви. У 2018, ЕДГЕ експеримент је пријавио детекцију сигнала од 26 цм, али налази нису могли бити независно потврђени. Главни проблем је била систематичност инструмената и контаминација другим сигналима са неба. РЕАЦХ експеримент је да примени јединствену методологију за превазилажење уског грла. Надамо се да ће ова истраживачка група поуздано моћи да открије ове неухватљиве сигнале у блиској будућности. Ако буде успешан, РЕАЦХ експеримент би могао да доведе '26 цм радио астрономију' у први план у проучавању раних свемир и много нам помажу у разоткривању тајни раног свемир.
Када је реч о проучавању рани универзум, назив недавно лансираног Свемирски телескоп Џејмс Веб (ЈВСТ) појављује се у нашем уму. ЈВСТ, наследник изузетно успешног Хуббле телескоп, је а простор- инфрацрвена опсерваторија опремљена за хватање оптичких/инфрацрвених сигнала са раних звезда и галаксија формираних у Свемир убрзо након Великог праска1. Међутим, ЈВСТ има одређена ограничења у смислу прикупљања сигнала из неутралне епохе рани универзум је забринут.
Табела: Епохе у историји в свемир од Великог праска
(Извор: Филозофија космологије – позадина 21 цм. Доступно на http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/images/21-cm-background.jpg)
До 380 хиљада година након великог праска, свемир био је напуњен јонизованим гасом и био је потпуно непрозиран. Између 380к – 400 милиона година, свемир постао неутралан и транспарентан. Епоха рејонизације почела је након ове фазе почевши од 400 милиона после Великог праска.
Током неутралне епохе ра свемир, када свемир био је испуњен неутралним гасовима и био је провидан, није емитовао оптички сигнал (отуда се назива тамно доба). Синдикални материјал не емитује светлост. Ово представља изазов у проучавању раних Свемир неутралне епохе. Међутим, микроталасно зрачење таласне дужине 21 цм (што одговара 1420 МХз) које емитује хладни, неутрални космички водоник током ове епохе као резултат хиперфине транзиције (од паралелног спина до стабилнијег антипаралелног спина) пружа могућности истраживачима. Ово микроталасно зрачење од 21 цм би се променило у црвено када би стигло на Земљу и посматраће се на фреквенцијама од 200 МХз до 10 МХз као радио таласи2,3.
Радио астрономија од 21 цм: Посматрање 21-центиметарских космичких водоничних сигнала нуди алтернативни приступ проучавању раних свемир посебно фазе неутралне епохе која је била лишена икакве емисије светлости. Ово нас такође може информисати о новој физици као што је дистрибуција материје током времена, тамна енергија, тамна материја, масе неутрина и инфлација2.
Међутим, сигнали од 21 цм које је емитовао космички водоник током раних свемир фаза је неухватљива. Очекује се да ће бити изузетно слаб (око сто хиљада пута слабији од других радио сигнала који такође емитују са неба). Као резултат тога, овај приступ је још увек у повоју.
У 2018, истраживачи су пријавили детекцију таквог радио сигнала на фреквенцији од 78 МХз чији је профил био у великој мери у складу са очекивањима за сигнал од 21 центиметар који емитује првобитни космички водоник4. Али ово откривање првобитног радио сигнала од 21 цм није могло бити независно потврђено, па се до сада није могла утврдити поузданост експеримента. Чини се да је главни проблем контаминација радио сигналима у првом плану.
Најновија прекретница је извештај Радио експеримента за анализу космичког водоника (РЕАЦХ) од 21. јула 2022. РЕАЦХ ће користити нови експериментални приступ за откривање ових слабих неухватљивих космичких радио сигнала, тако да нуди нову наду за потврду космичких сигнала од 21 центиметар.
Радио експеримент за анализу космичког водоника (РЕАЦХ) је експеримент од 21 цм у просеку на небу. Ово има за циљ да побољша запажања управљањем проблемима са којима се суочавају инструменти у вези са заосталим систематским сигналима у подацима. Фокусира се на откривање и заједничко објашњавање систематике заједно са првим плановима и космолошким сигналом користећи Бајесову статистику. Тхе експеримент укључује симултана посматрања са две различите антене, ултраширокопојасним системом (опсег црвеног помака око 7.5 до 28) и калибратором пријемника на основу мерења на терену.
Овај развој је значајан с обзиром на његов потенцијал да буде један од најбољих алата (и исплатив у односу на вис-а-вис). простор-базиране опсерваторије као Јамес Вебб) за проучавање раних свемир као и могућност увођења нове фундаменталне физике.
***
Референце:
- Прасад У., 2021. Свемирски телескоп Џејмс Веб (ЈВСТ): Прва свемирска опсерваторија посвећена проучавању раног универзума. Сциентифиц Еуропеан. Објављено 6. новембра 2021. Доступно на http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/james-webb-space-telescope-jwst-the-first-space-observatory-dedicated-to-the-study-of-early-universe/
- Притцхард ЈА и Лоеб А., 2012. Космологија 21 цм у 21. веку. Извештаји о напретку у физици 75 086901. Доступно на https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/75/8/086901. Препринт на арКсив доступан на https://arxiv.org/abs/1109.6012 пдф верзија https://arxiv.org/pdf/1109.6012.pdf
- Оксфордски универзитет. Филозофија космологије – позадина 21 цм. Доступно на http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/21cm-background.html
- Бовман, Ј., Рогерс, А., Монсалве, Р. ет ал. Профил апсорпције са центром на 78 мегахерца у спектру усредњеног на небу. Природа 555, 67–70 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25792
- де Лера Ацедо, Е., де Виллиерс, ДИЛ, Разави-Гходс, Н. ет ал. РЕАЦХ радиометар за детекцију водоничног сигнала од 21 цм од црвеног помака з ≈ 7.5–28. Нат Астрон (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01709-9
- Елој де Лера Ацедо 2022. Разоткривање мистерија малог универзума помоћу РЕАЦХ радиометра. Доступно на мрежи на https://astronomycommunity.nature.com/posts/u
***
