Bintang-bintang pertama yang terlihat melalui kabut ‘alam semesta awal’: belajar

Sebuah tim astronom telah mengembangkan metode yang memungkinkan mereka untuk “melihat” melalui kabut alam semesta awal dan mendeteksi cahaya dari bintang dan galaksi pertama.

Sebuah tim astronom telah mengembangkan metode yang memungkinkan mereka untuk ‘melihat’ melalui kabut awal Semesta Dia mengungkapkan cahaya dari bintang dan galaksi pertama.

Para peneliti yang dipimpin oleh University of Cambridge telah mengembangkan metodologi yang memungkinkan mereka untuk mengamati dan mempelajari bintang-bintang pertama melalui awan hidrogen yang memenuhi alam semesta sekitar 378.000 tahun setelah Big Bang.

Mengamati kelahiran bintang dan galaksi pertama telah menjadi tujuan para astronom selama beberapa dekade, karena akan membantu menjelaskan bagaimana alam semesta berevolusi dari kehampaan setelah Big Bang ke dunia kompleks benda langit yang kita amati hari ini, 13,8 miliar tahun kemudian.

Array Kilometer Persegi (SKA) – Generasi Baru teleskop Itu akan selesai pada akhir dekade – kemungkinan dapat menangkap gambar cahaya pertama di alam semesta, tetapi untuk teleskop saat ini tantangannya adalah mencari tahu kosmologis Sinyal bawahan bintang Melalui awan hidrogen yang tebal.

Diperkirakan bahwa sinyal yang ingin dideteksi para astronom adalah sekitar Satu Seratus ribu kali lebih lemah dari yang lain radio Tanda-tanda juga datang dari langit – misalnya, radio Sinyal yang berasal dari galaksi kita.

Penggunaan teleskop radio itu sendiri menyebabkan distorsi sinyal yang diterima, yang dapat sepenuhnya mengaburkan sinyal kosmik yang diinginkan. Ini adalah tantangan pengamatan yang sangat menantang dalam kosmologi radio modern. Distorsi terkait perangkat keras ini biasanya disalahkan sebagai hambatan utama dalam jenis pemantauan ini.

Sekarang tim yang dipimpin Cambridge telah mengembangkan metodologi untuk melihat melalui awan primordial dan langit lainnya kebisingan sinyal, menghindari efek berbahaya dari distorsi yang disebabkan oleh teleskop radio. Metodologi mereka, bagian dari eksperimen REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), akan memungkinkan para astronom untuk mengamati bintang tertua melalui interaksi mereka dengan awan hidrogen, dengan cara yang sama seperti kita menyimpulkan lanskap dengan melihat bayangan dalam kabut.

READ  Kapan dan bagaimana menangkap Supermoon stroberi

Metode mereka akan meningkatkan kualitas dan keandalan pengamatan dari teleskop radio yang melihat waktu kunci yang belum ditemukan ini dalam evolusi alam semesta. Pengamatan pertama diharapkan dari REACH akhir tahun ini.

Hasilnya dipublikasikan hari ini di jurnal Nature Astronomy.

“Pada saat bintang pertama terbentuk, alam semesta sebagian besar kosong dan sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium,” kata Dr. Eloy de Lira Acedo dari Laboratorium Cavendish Cambridge, penulis utama makalah penelitian.

Dia menambahkan, “Karena gravitasi, unsur-unsur akhirnya bersatu dan kondisinya tepat untuk fusi nuklir, yang membentuk bintang-bintang pertama. Tetapi mereka dikelilingi oleh awan hidrogen netral, yang menyerap cahaya dengan baik, sehingga sulit untuk mendeteksi atau memperhatikan cahaya tepat di belakang awan.”

Pada tahun 2018, kelompok penelitian lain (melakukan Eksperimen Penemuan Tanda Tangan Reionisasi Global Epoch – atau EDGES) menerbitkan hasil yang mengisyaratkan kemungkinan penemuan cahaya awal ini, tetapi para astronom tidak dapat mereplikasi temuan tersebut – membuat mereka percaya bahwa hasil aslinya mungkin karena gangguan dari teleskop yang digunakan.

“Hasil asli membutuhkan fisika baru untuk menjelaskan, karena suhu gas hidrogen, yang harus jauh lebih dingin daripada pemahaman kita saat ini tentang alam semesta memungkinkan. Atau, suhu radiasi latar yang lebih tinggi dan tidak dapat dijelaskan—biasanya diasumsikan sebagai kosmik yang diketahui. latar belakang gelombang mikro—bisa menjadi alasannya.”

“Jika kami dapat memastikan bahwa sinyal dalam percobaan sebelumnya memang dari bintang pertama, efeknya akan sangat besar,” tambahnya.

Untuk mempelajari periode evolusi alam semesta ini, yang sering disebut sebagai fajar kosmik, para astronom mempelajari garis 21 sentimeter – tanda radiasi elektromagnetik dari hidrogen di alam semesta awal. Mereka mencari sinyal radio yang mengukur kontras antara radiasi dari hidrogen dan radiasi di balik kabut hidrogen.

READ  Kegigihan Mars Rover self-driving NASA 'memimpin'

Metodologi yang dikembangkan oleh de Lira Acedo dan rekan menggunakan statistik Bayes untuk mendeteksi sinyal kosmik dengan adanya gangguan dari teleskop dan kebisingan umum dari langit, sehingga sinyal dapat dipisahkan.

Untuk itu diperlukan teknologi dan teknik terkini dari berbagai bidang.

Para peneliti menggunakan simulasi untuk meniru pengamatan nyata menggunakan beberapa antena, meningkatkan keandalan data – pengamatan sebelumnya mengandalkan satu antena.

“Metode kami bersama-sama menganalisis data dari beberapa antena dan melintasi rentang frekuensi yang lebih luas daripada perangkat saat ini yang setara. Pendekatan ini akan memberikan kami “Informasi yang dibutuhkan untuk menganalisis data Bayesian,” kata de Lira Acedo.

Dia menambahkan, “Pada dasarnya, kami telah melupakan strategi desain tradisional dan alih-alih berfokus pada merancang teleskop yang sesuai dengan cara kami berencana menganalisis data – sesuatu seperti desain terbalik. Ini dapat membantu kami mengukur berbagai hal dari Fajar Kosmik dan ke dalam era reionisasi, ketika hidrogen terionisasi ulang di alam semesta”.

Konstruksi teleskop saat ini sedang diselesaikan di Karoo Radio Reserve di Afrika Selatan, sebuah situs yang dipilih karena kondisinya yang sangat baik untuk pengamatan radio di langit. Ini sangat jauh dari gangguan RF buatan manusia, misalnya televisi dan sinyal radio FM.

Tim REACH yang terdiri lebih dari 30 peneliti multidisiplin dan tersebar di seluruh dunia, dengan para ahli di bidang-bidang seperti kosmologi teoretis dan observasional, desain antena, instrumentasi frekuensi radio, pemodelan numerik, pemrosesan digital, data besar, dan statistik Bayesian. Universitas Stellenbosch di Afrika Selatan memimpin bersama REACH.

Profesor de Villiers, salah satu pemimpin proyek di Universitas Stellenbosch di Afrika Selatan, mengatakan: “Meskipun teknologi antena yang digunakan dalam perangkat ini agak sederhana, lingkungan penyebaran yang keras dan jarak jauh, dan toleransi yang diperlukan dalam pembuatan, menjadikan ini a proyek yang sangat menantang untuk dikerjakan.”.

READ  Teknik pencitraan yang dikembangkan pada tikus dapat meningkatkan deteksi kanker payudara

“Kami sangat senang melihat seberapa baik kinerja sistem, dan kami memiliki keyakinan penuh bahwa kami akan membuat penemuan ini begitu sulit dipahami,” tambahnya.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *