오래 전에, 첫 번째 별이 생겨나 기 수백만 년 전에 온 우주는 흑암의 바다였습니다.
빅뱅 이후 약 400,000 년 동안 시작하여 수억 년 동안 지속 된이 우주의 소위 암흑 시대는 마지막으로 빈 공간이 실제로 비어있었습니다. 행성도, 태양도, 은하도, 생명도 없습니다. 빅뱅에 의해 생성 된 수소 원자의 안개만으로 어둠을 뚫고 떠났습니다.
오늘날 전 세계 망원경은 암흑 시대가 끝나고 최초의 은하가 형성되는 순간을 정확히 찾아 내기 위해 그 원시 수소 (중성 수소라고도 함)를 엿볼 수 있도록 노력하고 있습니다. 이 고대 원자들은 애매 모호하지만 호주 아웃백의 연구팀은 그 어느 때보 다도 그 원자들을 찾는 데 더 가까이 왔을 수도 있습니다.
사전 인쇄 데이터베이스 arXiv에 게시되고 곧 천체 물리학 저널에 실릴 예정인 새로운 연구에 따르면, 천문학 자들은 Murchison Widefield Array (MWA) 전파 망원경을 사용하여 중성 수소의 서명 파장을 찾기 위해 우주 과거를 깊이 들여다 보았다. 그들은 원하는 것을 찾지 못했습니다. 그러나 최근에 업데이트 된 망원경의 새로운 설정을 사용하여 연구팀은 중성 수소의 신호 강도에 대한 최저 한계를 결정했습니다.
브라운 대학의 물리 조교수 조나단 포버 (Jonathan Pober)는“중성 수소 신호가 우리가 논문에서 설정 한 한계보다 더 강하다면 망원경이이를 감지했을 것이라고 확신 할 수있다”고 말했다. 로드 아일랜드. 즉,이 고대 분자에 대한 연구가 여전히 진행 중이며, 이제 연구원들은 중성 수소의 발자국이 예상보다 훨씬 희미하다는 것을 알고 있습니다.
첫 번째 원자
초기 우주를 통과하는 에너지는 너무 강해서 모든 원자가 전자를 찢어 내서 양전하를 주었다. 이들 원자 중 첫 번째는 양으로 하전 된 수소 이온이었다. 수십만 년 동안 우주는이 수소 이온이 전자를 되 찾을 수있을 정도로 냉각되고 확장되어 다시 중립이되었습니다. 이 중성 수소 원자는 우주 암흑기의 주요 특징으로 여겨진다. (결국 첫 번째 별을 형성하기 위해 충분히 뭉쳐 졌을 때, 그 별들로부터 방출 된 에너지에 의해 원자들이 다시 이온화되었다.)
과학자들은 중성 수소가 21 센티미터의 파장에서 방사선을 방출한다는 것을 알고 있습니다. 그러나 우주가 지난 120 억 년 동안 팽창함에 따라 그 파장도 확장되었습니다. 새로운 연구의 저자는 중성 수소의 파장이 약 2 미터로 늘어났다고 추정했습니다. 이것이 그들이 MWA를 사용하기 위해 하늘을 찾은 신호입니다.
문제는 동일한 파장에서 방출되는 많은 소스 (인공 및 천체)가 있다는 것입니다.
포 버는“이러한 다른 소스는 모두 감지하려는 신호보다 훨씬 더 강하다”고 말했다. "망원경 위로 지나가는 비행기에서 반사되는 FM 라디오 신호조차도 데이터를 오염시키기에 충분합니다."
따라서 Pober와 그의 동료들은 관찰 한 결과 이러한 오염 물질을 식별하고 제거하기위한 일련의 방정식을 작성했습니다. 하늘의 1,200 개 이상의 전파 스냅 샷을 찍은 후, 연구원들은 그들이 발견 한 모든 2 미터 방출의 흔적이 그들이 찾고 있던 중성 수소가 아닌 다른 곳에서 나온 것으로 결정했습니다.
귀중한 원자 신호는 여전히 밝혀지지 않았지만, 새로운 연구는 중성 수소에 대한 미래의 검색이 어떻게 보이는지 좁히는 데 성공했습니다. 연구원들에 따르면, 이러한 결과는 MWA 실험이 올바른 경로를 찾아 내고 있음을 강력하게 보여줍니다. 추가 연구를 통해 우주 암흑 시대의 마지막 유물이 곧 밝혀 질 수 있습니다.
