Og så var der lys:på udkig efter de første stjerner i universet

Astronomer nærmer sig et signal, der har rejst tværs over universet i 12 milliarder år, bringer dem nærmere forståelsen af ​​de allertidligste stjerners liv og død.

I et papir på preprint-siden arXiv og snart udgivet i Astrofysisk tidsskrift , et hold ledet af Dr. Nichole Barry fra Australiens University of Melbourne og ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3-D) rapporterer en 10-dobbelt forbedring af data indsamlet af Murchison Widefield Array (MWA) - en samling af 4096 dipolantenner sat i det fjerne bagland i det vestlige Australien.

MWA, som startede i 2013, blev bygget specifikt til at detektere elektromagnetisk stråling udsendt af neutralt brint - en gas, der omfattede det meste af spædbarnets univers i den periode, hvor suppen af ​​afbrudte protoner og neutroner, der blev affødt af Big Bang, begyndte at køle af.

Til sidst begyndte disse brintatomer at klumpe sig sammen for at danne stjerner - de allerførste, der eksisterede - og indledte en stor fase i universets udvikling, kendt som reioniseringens epoke, eller EoR.

"At definere udviklingen af ​​EoR er ekstremt vigtigt for vores forståelse af astrofysik og kosmologi, " forklarer Dr. Barry.

"Indtil nu, selvom, ingen har kunnet observere det. Disse resultater bringer os meget tættere på det mål."

Den neutrale brint, der dominerede rum og tid før og i den tidlige periode af EoR, udstrålede ved en bølgelængde på cirka 21 centimeter. Strakt nu til et sted over to meter på grund af universets udvidelse, signalet fortsætter - og at opdage det er stadig den teoretisk bedste måde at undersøge forholdene i de tidlige dage af Kosmos.

Imidlertid, at gøre det er djævelsk svært.

"Det signal, vi leder efter, er mere end 12 milliarder år gammelt, " forklarer ASTRO 3-D medlem og medforfatter lektor Cathryn Trott, fra International Center for Radio Astronomy Research ved Curtin University i Western Australia.

"Den er usædvanlig svag, og der er en masse andre galakser imellem den og os. De kommer i vejen og gør det meget svært at udtrække den information, vi leder efter."

Med andre ord, signalerne optaget af MWA – og andre EoR-jagtenheder såsom Hydrogen Epoch of Reionisation Array i Sydafrika og Low Frequency Array i Holland – er ekstremt rodet.

Ved at bruge 21 timers rå data Dr. Barry, medforfatter Mike Wilensky, fra University of Washington i USA, og kolleger udforskede nye teknikker til at forfine analyser og udelukke konsistente kilder til signalforurening, inklusive ultrasvag interferens genereret af radioudsendelser på Jorden.

Resultatet var et præcisionsniveau, der betydeligt reducerede det område, hvor EoR kan være begyndt, trækker i begrænsninger med næsten en størrelsesorden.

"Vi kan ikke rigtig sige, at dette papir bringer os tættere på præcist at datere starten eller afslutningen af ​​EoR, men det udelukker nogle af de mere ekstreme modeller, siger professor Trott.

"At det skete meget hurtigt er nu udelukket. At forholdene var meget kolde er nu også udelukket."

Dr. Barry sagde, at resultaterne ikke kun repræsenterede et skridt fremad i den globale søgen efter at udforske spædbarnets univers, men også etableret en ramme for videre forskning.

"Vi har omkring 3000 timers data fra MWA, " forklarer hun, "og til vores formål er noget af det mere nyttigt end andet. Denne tilgang vil lade os identificere, hvilke bits der er mest lovende, og analysere det bedre, end vi nogensinde kunne før."