После этого в течение следующих 50-100 миллионов лет сила тяжести медлительно сплачивала самые плотные области газа, пока в конечном итоге газ не разрушился в некоторых местах, дабы организовать первые звезды.Каковы были те первые звезды как и в то время, когда они формировались? Как они затрагивали другую часть вселенной? Это астрологи вопросов, и астрофизики продолжительно обдумывали.
Сейчас, по окончании 12 лет экспериментального упрочнения, команда ученых, во главе со Школой ASU Исследования космоса и астронома Земли Джадда Боумана, нашла отпечатки пальцев самых ранних звезд во вселенной. Применяя радио-сигналы, обнаружение воображает первые свидетельства для самых ветхих предков в отечественной космической родословной, появившейся несложными 180 миллионами спустя десятилетия по окончании того, как вселенная началась.«Был громадной технический вызов созданию этого обнаружения, потому, что источники шума смогут быть в тысячу раз более броскими, чем сигнал – это похоже на то, дабы быть среди урагана и пробующий услышать откидную створку крыла колибри». говорит Питер Курцзынский, участник проекта Национального научного фонда, что поддержал это изучение. «Эти исследователи с маленькой радио-антенной в пустыне видели дальше, чем самые замечательные космические телескопы, открывая новое окно на ранней вселенной».Радио-астрономия
Дабы отыскать эти отпечатки пальцев, команда Боумана применяла наземный инструмент, названный радио-спектрометром, расположенным в национальной научной работе Австралии (CSIRO) Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO) в Западной Австралии. При помощи их Опыта, дабы Найти Глобальную Подпись EoR (КРАЯ), команда измерила средний радио-спектр всех астрономических сигналов, взятых в основном неба южного полушария, и искала маленькие трансформации во власти как функция длины волны (либо частота).Потому, что радиоволны входят в наземную антенну, они усилены приемником, и после этого оцифрованы и зарегистрированы компьютером, подобным тому, как трудятся радиоприемники FM и ТВ-приемники. Различие – то, что инструмент весьма совершенно верно калиброван и создан, дабы выступить максимально однородно через многие радио-длины волны.
Сигналы, найденные радио-спектрометром в этом изучении, прибыли из исконного водородного газа, что заполнил молодую вселенную и существовал между галактиками и всеми звёздами. Эти сигналы держат достаток информации, которая открывает новое окно на как ранние звезды – и позднее, галактики и чёрные дыры – организованный и развитый.«Маловероятно, что мы будем в состоянии видеть ранее в историю звезд в нашей жизни», говорит Боуман. «Данный проект говорит о том, что многообещающая новая техника может трудиться и прокладывала путь в течение многих лет новых астрофизических открытий».
Это обнаружение подчеркивает необыкновенную радио-тишину MRO, в особенности потому, что особенность, отысканная КРАЯМИ, накладывается на частотный диапазон, применяемый радиостанциями FM. Австралийское законодательство ограничивает применение радио-передатчиков в 161,5 милях (260 км) места, значительно уменьшая вмешательство, которое имело возможность в противном случае заглушить чувствительные наблюдения астрономии.
Результаты этого изучения были сравнительно не так давно изданы по собственной природе Боуманом, с соавторами Алан Роджерс из Обсерватории Стога сена Массачусетского технологического университета, Рауль Монсальве из Университета Колорадо, и Томаса Моздзена и Ниведиты Махеш кроме этого Школы ASU Исследования и Земли космоса.Неожиданные результаты
Результаты этого опыта подтверждают неспециализированные теоретические ожидания того, в то время, когда первые звезды сформировались и самые фундаментальные особенности ранних звезд.«Что происходит в это время», говорит соавтор Роджерс из Обсерватории Стога сена MIT, «то, что часть радиации от самых первых звезд начинает разрешать водороду быть увиденным. Это заставляет водород затевать поглощать фоновое излучение, так, Вы начинаете видеть его в силуэте в конкретных радиочастотах. Это – первый настоящий сигнал, что звезды начинают формироваться и начинают затрагивать среду около них».
Команда первоначально настроила их инструмент, дабы взглянуть позднее в космическое время, но в 2015 решила увеличить их поиск. «Когда мы перевели отечественную совокупность на данный более низкий диапазон, мы начали видеть вещи, каковые мы ощущали, имела возможность бы быть настоящая подпись», говорит Роджерс. «Мы видим это падение наиболее на уровне примерно 78 мегагерц, и та частота соответствует спустя приблизительно 180 миллионов лет по окончании Громадного взрыва», говорит Роджерс. «С позиций прямого обнаружения сигнала от самого водородного газа это должно быть самым ранним».Изучение кроме этого продемонстрировало, что газ во вселенной был, возможно, намного более холодным, чем ожидалось (меньше чем добрая половина ожидаемой температуры).
Это предполагает, что либо теоретические упрочнения астрофизиков пропустили что-то большое либо что это возможно первыми доказательствами нестандартной физики: Определенно, то, что барионы (простое вещество), быть может, взаимодействовали с чёрной материей и медлительно теряли энергию чёрной материи в ранней вселенной, понятие, которое было первоначально предложено Rennan Barkana Тель-Авивского университета.«В случае если мысль Барканы подтверждена», говорит Боуман, «тогда мы изучили что-то новое и фундаментальное о загадочной чёрной материи, которая образовывает 85 процентов вопроса во вселенной, снабжая первый проблеск физики вне стандартной модели».Следующие шаги в данной линии изучения для другого инструмента, дабы подтвердить обнаружение данной команды и улучшать работу инструментов, так, дабы больше имело возможность стать известно о особенностях ранних звезд. «Мы настойчиво трудились весьма за прошлые два года, дабы утвердить обнаружение», говорит Боуман, «но имеющий другую группу подтверждают тот факт, что это независимо – критическая часть научного процесса».
Лучник кроме этого желал бы видеть ускорение упрочнений навлечь новые радио-телескопы как Водородная Эра Множества Переионизации (HERA) и Равнины Оуэнс Продолжительное Множество Длины волны (OVRO-LWA).«Сейчас, в то время, когда мы знаем, что данный сигнал существует», говорит Боуман, «мы должны скоро принести новые радио-телескопы онлайн, каковые будут в состоянии взорвать сигнал намного более глубоко».Антенны и части приемника, применяемого в этом опыте, были созданы и выстроены Роджерсом и командой Обсерватории Стога сена MIT.
Команда ASU и Монсэйльв добавили автоматизированную совокупность измерения отражения антенны к приемнику, снабдили оборудованием хижину контроля с электроникой, выстроили наземный самолет и совершили полевые работы для проекта. Текущая версия КРАЕВ – итог лет повторения дизайна и длящейся подробной технической обработки инструментовки калибровки, дабы достигнуть уровней точности, нужной чтобы удачно достигнуть этого тяжёлого измерения.Видео NSF: https://www.youtube.com/watch? v=wU6KXoO0NEE&feature=youtu.be