Астрофизики приблизились к обнаружению первого света во Вселенной

Ученые снизили фоновый шум, мешавший обнаружить древнейший сигнал из космоса

Усовершенствовав комплекс радиотелескопов Murchison Widefield Array (MWA) в Радиоастрономической обсерватории Мерчисон в Австралии, ученые смогли снизить уровень фонового космического шума, чтобы обнаружить сигнал эпохи реионизации, охватывающий первые 500-800 миллионов лет после Большого взрыва. Результаты исследования опубликованы в журнале Publications of the Astronomical Society of Australia.

MWA начал работу десять лет назад. Одна из его целей — зафиксировать радиоволновые свидетельства первого света во Вселенной, который возник между Большим взрывом и образованием первых звезд.

"Ранняя Вселенная была темной, наполненной горячим супом из непрозрачных частиц. Они конденсировались с образованием нейтрального водорода, который объединился, чтобы сформировать первые звезды", — приводятся в пресс-релизе слова первого автора статьи доктора Кристен Линч из Центра передового опыта в области астрофизики ASTRO 3D.

По ее словам, сигнал той эпохи зародился как радиоволна атома водорода длиной 21 сантиметр. За прошедшие миллиарды лет он растянулся и стал очень тусклым.

"Проблема в том, что Вселенная очень, очень многолюдна. Между нами и сигналом эпохи реионизации слишком много других радиоисточников, которые намного ярче этого сигнала. Это похоже на попытку услышать чей-то шепот в другом конце огромной комнаты, когда между вами и этим человеком находятся тысячи других людей, которые громко кричат", — объясняет Линч.

Чтобы снизить этот фоновый шум, авторы разработали новый комплекс антенн, состоящий из нескольких низкочастотных "антенных плиток", которые работают совместно. Их общее количество также увеличили — с 128 до 256, что значительно усилило мощность комплекса.

Объединив существующие "плитки" с 56 новыми, ученые провели эксперимент, названный Long Baseline Epoch of Reionisation Survey (LoBES). Всего они обследовали более 80 тысяч источников радиосигналов, выполнив по 16 спектральных измерений для каждого из них, а обработав результаты, создали новую радиоволновую модель неба, в которой самые шумные радиосигналы переднего плана были уменьшены в три раза.

"Используя новые плитки и таким образом увеличив физическую площадь, над которой работает антенна, мы смогли значительно уменьшить помехи. По мере того, как будет добавляться все больше и больше плиток, у нас будет гораздо больше шансов найти эхо первого света во Вселенной", — говорит Линч.

Ученые надеются, что обнаружение слабого сигнала первого света позволит лучше понять, как формировались первые звезды и галактики.

На верхнем фото: автор исследования доктор Кристен Линч у комплекса радиотелескопов Murchison Widefield Array

Источник