Астрофизики определили «район» поиска самого далекого сигнала от водорода

Используя радиотелескоп Murchison Widefield Array, группа ученых из Австралии, США и Японии приблизились к обнаружению самого слабого на сегодня сигнала, исходящего от атомов водорода в ранней Вселенной. Препринт статьи, которая будет опубликована в The Astrophysical Journal, доступен на ArXiv.org.

«Мы можем с уверенностью сказать, что если бы сигнал нейтрального водорода был хоть немного сильнее, чем тот предел, который мы установили в статье, то телескоп обнаружил бы его, — подчеркнул первый автор новой статьи Джонатан Побер, доцент физики в Университете Брауна. — Эти открытия могут помочь нам еще точнее узнать время появления первых звезд».

Несмотря на свою значимость в космической истории, мало что известно о периоде формирования первых звезд — эпохе реионизации. Первыми атомами, образовавшимися после Большого взрыва, были положительно заряженные ионы водорода. По мере того как Вселенная охлаждалась и расширялась, ионы воссоединялись с электронами, образуя сначала одиночные атомы, а затем и молекулы. И только после этого, примерно 12 миллиардов лет назад, атомы начали собираться вместе, чтобы сформировать звезды и галактики. Свет от этих объектов повторно ионизировал нейтральный водород, в результате чего значительная его часть исчезла из межзвездного пространства.

В новой работе астрофизики стремились найти сигнал от нейтрального водорода в те времена, чтобы проследить, как происходило образование первых звезд и какие процессы предшествовали этому. Но уловить любой проблеск этого сигнала возрастом в 12 миллиардов лет — трудная задача, требующая инструментов с исключительной чувствительностью.

Поэтому решено было использовать радиинтерферометр Murchison Widefield Array, чувствительность которого была улучшена в 2016 году. Проблема была в том, чтобы отделить сигнал водорода того времени от других похожих на него. Когда нейтральные атомы только появились, длина волны, на которой они излучали, была равна 21 сантиметру. Но теперь она растянулась до двух метров — в этом диапазоне переносят информацию телекоммуникационные устройства, созданные человеком.

Чтобы сосредоточиться на сигнале, исследователи использовали множество методов обработки, стараясь отсеять различные «загрязнители». Также исследователи использовали характеристики самого телескопа, чтобы понять, какой из сигналов точно не подходит под их задачу. Все это помогло вычислить новую верхнюю границу интенсивности сигнала эпохи реионизации. Пока сам сигнал найти не удалось, но ученые движутся в верном направлении.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.