Murchison Widefield Array (WMA) 전파 망원경을 사용하는 과학자 팀이 우주의 첫 번째 별에서 나오는 신호를 찾으려고합니다. 그 첫 번째 별은 우주의 암흑 시대 이후에 형성되었습니다. 첫 번째 빛을 찾기 위해 연구원들은 암흑 시대 이후 우주를 지배 한 가스 인 중성 수소의 신호를 찾고 있습니다.
첫 번째 별이 형성되는 데 시간이 걸렸습니다. 빅뱅 이후 우주는 매우 더웠다. 원자가 형성하기에는 너무 뜨겁습니다. 원자가 없으면 별이 없을 수 있습니다. 빅뱅 이후 약 377,000 년 전까지는 우주가 원자를 형성하기에 충분할 정도로 팽창하고 냉각되어 대부분 헬륨이 적은 중성 수소가 형성되었습니다. (그리고 미량의 리튬.) 그 후, 재 이온화 시대에 가장 초기의 별들이 형성되기 시작했습니다.
그 중성 수소에서 찾기 어려운 신호를 찾기 위해 MWA가 재구성되었습니다. MWA는 호주 서부 외곽에 있으며 2013 년 가동을 시작했을 때 2048 개의 무선 안테나가 128 개의 "타일"로 배열되었습니다. 어려운 중성 수소 신호를 찾기 위해 타일 수는 256 배로 두 배가되었으며 전체 어레이는 재 배열. 이 수신기의 모든 데이터는 상관기 (Correlator)라는 슈퍼 컴퓨터에 공급됩니다.
Astrophysical Journal에 게재 될 새 논문은 새로 구성된 어레이의 데이터에 대한 첫 번째 분석 결과를 보여줍니다. 이 논문의 제목은 "Redshift 7에서 첫 번째 시즌 MWA Phase II EoR 전력 스펙트럼 결과"입니다. 수석 연구원은 Brown University의 PhD 학생 인 Wenyang Li입니다.
이 연구는 중성 수소의 신호 강도를 이해하기위한 것입니다. 이 분석은 해당 신호에 대한 최저 한계를 설정하여 희미한 신호 자체를 검색하는 데 중요한 역할을합니다.
브라운 대학교 물리학 조교수 조나단 포버 (Jonathan Pober)는“중성 수소 신호가 우리가 논문에서 설정 한 한계보다 더 강하면 망원경이이를 감지했을 것이라고 확신 할 수있다”고 말했다. 새 종이. "이러한 발견은 우리가 우주 암흑 시대가 끝나고 첫 번째 별이 출현 한시기를 더 제한하는데 도움이 될 수 있습니다."
초기 우주에서 사건의 자세한 타임 라인처럼 보이지만 이해에 큰 차이가 있습니다. 우리는 암흑 시대 이후 재 이온화의 시대가 시작되었다는 것을 알고 있습니다. 그때 원자의 형성으로 우주에서 별, 왜소 은하, 퀘이사와 같은 첫 번째 구조가 나타납니다. 이러한 물체가 형성되면서 빛은 우주를 통해 퍼져 중성 수소를 재 이온화합니다. 그 후, 중성 수소는 성간 공간에서 사라졌습니다.
과학자들은 암흑 시대가 재 이온화의 시대에 이르렀고 재 이온화의 시대가 펼쳐지면서 중성 수소가 어떻게 변했는지 알고 싶어합니다. 우주에서 가장 먼저 형성되는 별은 오늘날 우리가 보는 구조의 빌딩 블록이며,이를 이해하기 위해서는 과학자들이 초기 중성 수소의 신호를 찾아야합니다.
그러나 쉽지 않습니다. 신호가 희미하여 신호를 찾으려면 매우 민감한 감지기가 필요합니다. 중성 수소는 처음에 21cm 파장에서 방사선을 방출했지만, 우주의 팽창으로 인해 신호가 늘어났다. 이제 약 2 미터입니다. 이 2 미터 신호는 이제 자연 및 사람이 야기한 다른 여러 신호 중에서 쉽게 손실됩니다. 그렇기 때문에 MWA가 가능한 한 많은 무선 잡음으로부터 분리하기 위해 호주 외곽에 있습니다.
Pober는“이러한 다른 소스는 모두 감지하려는 신호보다 훨씬 더 강력합니다. "망원경 위로 지나가는 비행기에서 반사되는 FM 라디오 신호조차도 데이터를 오염시키기에 충분합니다."
Correlator 슈퍼 컴퓨터의 처리 능력이 들어오는 곳입니다. 오염 신호를 버리고 MWA 자체의 특성을 설명하는 힘도 있습니다.
Pober는“우리가 다른 무선 주파수 나 파장을 보면 망원경이 약간 다르게 동작합니다. “천체 물리학 적 오염 물질과 관심 신호를 분리하기 위해서는 망원경의 반응을 교정하는 것이 절대적으로 중요합니다.”
어레이의 재구성, 데이터 분석 기술, 슈퍼 컴퓨터의 힘 및 연구자의 노력으로 결과가 나왔습니다. 이 논문은 중성 수소의 신호에 대한 새로운 상한을 제시합니다. MWA와 함께 일하는 과학자들이 새로운 미세 조정 된 한계를 발표 한 것은 이번이 두 번째입니다. 지속적인 발전으로 과학자들은 어려운 신호 자체를 찾기를 희망합니다.
Pober는“이 분석은 2 단계 업그레이드가 원하는 효과를 많이 받았으며 새로운 분석 기술이 향후 분석을 개선 할 것임을 보여줍니다. "MWA가 현재 신호에 대한 두 가지 최고의 한계를 연속적으로 발표했다는 사실은이 실험과 그 접근 방식이 많은 가능성을 가지고 있다는 아이디어의 추진력을 제공합니다."
더:
- 보도 자료 : 과학자들은 우주의 새벽으로부터 신호를 받기 위해 그 어느 때보 다 가까워졌습니다.
- 연구 논문 : Redshift 7에서 첫 번째 시즌 MWA Phase II EoR 전력 스펙트럼 결과
- MIT 건초 더미 전망대 : 재 이온화의 시대
- 우주 잡지 : 초기 은하가 이온화 시대를 정확하게 지적하다
