Rumfartøjet DAPPER vil studere universets mørke middelalder i radiobølger

National Radio Astronomy Observatory (NRAO) har sluttet sig til en ny NASA-rummission til den anden side af Månen for at undersøge, hvornår de første stjerner begyndte at dannes i det tidlige univers.

Universet var mørkt og tåget under dets "mørke tidsalder, " kun 380 tusind år efter Big Bang. Der var endnu ingen lysproducerende strukturer som stjerner og galakser, kun store skyer af brintgas. Da universet udvidede sig og begyndte at køle af, tyngdekraften drev dannelsen af ​​stjerner og sorte huller, som afsluttede den mørke middelalder og indledte den "kosmiske daggry, " titusinder af år senere.

For at lære mere om den mørke periode i kosmos og forstå, hvordan og hvornår de første stjerner begyndte at dannes, astronomer forsøger at fange energi produceret af disse brintskyer i form af radiobølger, via den såkaldte 21-centimeter linje.

Men at opfange signaler fra det tidlige univers er ekstremt udfordrende. De er for det meste blokeret af jordens atmosfære, eller druknet af menneskeskabte radiotransmissioner. Det er grunden til, at et hold af videnskabsmænd og ingeniører har besluttet at sende et lille rumfartøj til månens kredsløb og måle dette signal, mens de krydser den anden side af Månen, som er radiostøjsvag.

Rumfartøjet, kaldet Dark Ages Polarimetry Pathfinder (DAPPER), vil blive designet til at lede efter svage radiosignaler fra det tidlige univers, mens de opererer i en lav månebane. Dens specialiserede radiomodtager og højfrekvensantenne er i øjeblikket ved at blive udviklet af et team på NRAO's Central Development Laboratory (CDL) i Charlottesville, Virginia, ledet af senior forskningsingeniør Richard Bradley.

"Intet radioteleskop på Jorden er i øjeblikket i stand til definitivt at måle og bekræfte det meget svage neutrale brintsignal fra det tidlige univers, fordi der er så mange andre signaler, der er meget lysere, " sagde Bradley. "Hos CDL udvikler vi specialiserede teknikker, der forbedrer måleprocessen, der bruges af DAPPER for at hjælpe os med at adskille det svage signal fra al støjen." Dette projekt bygger på arbejdet fra Marian Pospieszalski, der udviklede flyveklare lavstøjsforstærkere på CDL i 1990'erne for den meget succesfulde Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), et rumfartøj, der gav det mest præcise tal endnu for universets alder.

DAPPER vil være en del af NASA Artemis-programmet med det mål at lande "den første kvinde og den næste mand" på Månen i 2024. Det vil sandsynligvis blive opsendt fra nærheden af ​​Lunar Gateway, den planlagte rumstation i månens kredsløb beregnet til at fungere som et kommunikationsknudepunkt og et videnskabeligt laboratorium. Fordi det er i stand til at trække sig væk fra den stigende interesse for at sende mennesker til månejorden, DAPPER vil være meget billigere at bygge og mere kompakt end en fuldskala NASA-mission.

NRAO vil bruge de kommende to år på at designe og udvikle en prototype til DAPPER-modtageren, hvorefter det vil gå til Space Sciences Laboratory ved UC Berkeley til rummiljøtest.

"NRAO er meget glad for at arbejde på dette vigtige initiativ, " sagde Tony Beasley, direktør for NRAO og Associated Universities Inc. vicepræsident for Radio Astronomy Operations. "DAPPERs bidrag til succesen med NASAs ARTEMIS-mission vil bygge på den hurtige vækst af rumbaseret radioastronomiforskning, vi har set i løbet af det sidste årti. Som den førende radioastronomiorganisation i verden, NRAO leder altid efter nye horisonter, og DAPPER er starten på et spændende felt."

DAPPER er et samarbejde mellem universiteterne i Colorado-Boulder og Californien-Berkeley, National Radio Astronomy Observatory, Bradford Space Inc., og NASA Ames Research Center. Jack Burns fra University of Colorado Boulder er hovedefterforsker og formand for videnskabsteamet. Projektwebsted for DAPPER.