Davno pred milijoni let, preden je zaživela prva zvezda, je bilo celotno vesolje morje teme.
Začela se je približno 400.000 let po velikem udaru in trajala sto milijonov let, tako imenovana temna doba vesolja je zaznamovala zadnji čas, ko je bil prazen prostor res prazen; brez planetov, brez sonca, brez galaksij, brez življenja - le megla vodikovih atomov, ki jih je skoval Veliki prasak in se prepustil mraku skozi temo.
Danes teleskopi po vsem svetu poskušajo ugledati tisti prvinski vodik (znan kot nevtralen vodik), da bi natančno določil trenutek, ko so se temne dobe končno končale in nastale prve galaksije. Medtem ko ti starodavni atomi ostajajo nedostopni, se je ekipa raziskovalcev v avstralskem zaledju morda še bolj približala iskanju.
Glede na novo študijo, ki je bila objavljena v zbirki podatkov o predhodnem tiskanju arXiv in se bo kmalu pojavila v časopisu Astrophysical Journal, so astronomi z radijskim teleskopom Murchison Widefield Array (MWA) uporabili radijski teleskop Murison Widefield, da bi pokukali globoko v kozmično preteklost in iskali nevtralno vodikovo podpisno valovno dolžino. Niso našli tistega, kar bi iskali - ekipa pa je z novimi nastavitvami na nedavno posodobljenem nizu teleskopa določila najnižjo mejo za moč signala nevtralnega vodika.
"Z zaupanjem lahko rečemo, da če bi bil nevtralni vodikov signal močnejši od meje, ki smo jo postavili v prispevku, bi ga teleskop zaznal," je dejal soavtor študije Jonathan Pober, docent fizike na univerzi Brown v Rhode Island. To pomeni, da je lov na te starodavne molekule še vedno aktiven, zdaj pa raziskovalci vedo, da so odtisi nevtralnega vodika še slabši, kot so predvidevali.
Prvi atomi
Energijska energija skozi zgodnje vesolje je bila tako močna, da je vsak atom raztrgal svoje elektrone, kar jim je dalo pozitiven naboj. Prvi od teh atomov je bil pozitivno nabit vodikov ion. Skozi sto tisoč let se je vesolje dovolj ohladilo in razširilo, da so ti vodikovi ioni ponovno pridobili svoje elektrone in spet postali nevtralni. Verjame se, da so ti nevtralni vodikovi atomi prevladujoča značilnost kozmične temne dobe. (Sčasoma, ko se jih je zbralo dovolj, da so tvorile prve zvezde, so se atomi ponovno ionizirali z energijo, ki je bila izsevana iz teh zvezd.)
Znanstveniki vedo, da nevtralni vodik oddaja sevanje pri valovni dolžini 21 centimetrov - vendar, ko se je vesolje razširilo v zadnjih 12 milijardah let, so se razširile tudi te valovne dolžine. Avtorji nove študije so ocenili, da se je valovna dolžina nevtralnega vodika raztegnila na približno 2 metra - in to je signal, ki so ga iskali v nebu za uporabo MWA.
Težava je v tem, da obstaja veliko virov (umetnih in nebesnih), ki sevajo na isti valovni dolžini.
"Vsi ti drugi viri so veliko večja od signala, ki ga poskušamo zaznati," je dejal Pober. "Tudi FM radijski signal, ki se odraža z letala, ki naj bi šlo nad teleskop, je dovolj za onesnaženje podatkov."
Torej, Pober in njegovi sodelavci so napisali zbirko enačb, da bi v svojih opažanjih prepoznali in odstranili te onesnaževalce. Potem ko so posneli več kot 1200 posnetkov neba na radijskih valovih, so raziskovalci ugotovili, da vsaka sled 2-metrskih emisij, ki so jih našli, prihaja od drugod, razen nevtralnega vodika, ki so ga iskali.
Medtem ko cenjeni atomski signal ostaja neodkrit, novim raziskavam uspe skrčiti, kako naj bi izgledale prihodnje iskanje nevtralnega vodika. Po mnenju raziskovalcev ti rezultati močno trdijo, da poskusi MWA vodijo ta lov na pravo pot. Z nadaljnjimi raziskavami bi lahko kmalu prišli na vrsto zadnji relikvi kozmične temne dobe.
