Davno, milijunima godina prije nego što je prva zvijezda zaživjela, čitav svemir bio je more tame.
Počevši oko 400 000 godina nakon Velikog praska i trajalo je stotine milijuna godina, ovo takozvano mračno doba svemira obilježilo je posljednji put kada je prazan prostor stvarno bio prazan; nema planeta, nema sunca, nema galaksija, nema života - samo magla vodikovih atoma krivotvorenih Velikim praskom i ostavljena da se probije kroz mrak.
Danas teleskopi širom svijeta pokušavaju uhvatiti pogled na taj iskonski vodik (poznat kao neutralni vodik) kako bi precizirali trenutak kada su tamne ere napokon završile i formirale se prve galaksije. Dok ti drevni atomi ostaju neuhvatljivi, tim istraživača u australskoj udaljenosti možda se približio njihovom pronalaženju nego ikad prije.
Prema novoj studiji objavljenoj u bazi podataka pretiska arXiv i koja će se uskoro pojaviti u časopisu Astrophysical Journal, astronomi su koristili radioteleskop Murchison Widefield Array (MWA) kako bi zavirili duboko u kozmičku prošlost u potrazi za valnom dužinom valne dužine potpisa. Nisu pronašli ono što su tražili - međutim, koristeći nove postavke na nedavno ažuriranom nizu teleskopa, tim je odredio najnižu granicu ikad za snagu signala neutralnog vodika.
"S pouzdanjem možemo reći da, kada bi signal neutralnog vodika bio jači od granice koju smo postavili u radu, teleskop bi ga prepoznao", rekao je koautor studije Jonathan Pober, docent fizike na Sveučilištu Brown u Otok Rhode. To znači da je potraga za tim drevnim molekulama i dalje uključena, a sada istraživači znaju da su otisci neutralnog vodika čak blijeđi nego što se predviđalo.
Prvi atomi
Energija prolaska kroz rani svemir bila je toliko jaka da je svaki atom oduzeo elektrone dajući im pozitivan naboj. Prvi od tih atoma bio je pozitivno nabijeni ioni vodika. Tijekom stotina tisuća godina, svemir se dovoljno ohladio i proširio da su ovi vodikovi ioni ponovno dobili svoje elektrone, ponovo postajući neutralan. Smatra se da su ovi neutralni vodikovi atomi dominantno obilježje kozmičkih tamnih doba. (Na kraju, kad se dovoljno njih skupi da formiraju prve zvijezde, atomi su se ponovno ionizirali energijom zračenom iz tih zvijezda.)
Znanstvenici znaju da neutralni vodik emitira zračenje valnom duljinom od 21 centimetar - međutim, kako se svemir proširio u posljednjih 12 milijardi godina, te se valne duljine također protežu. Autori nove studije procijenili su da se valna duljina neutralnog vodika protezala na oko 2 metra - i to je signal kojim su pretraživali nebo zbog korištenja MWA.
Problem je u tome što postoji mnogo izvora (umjetnih i nebeskih) koji zrače istom valnom duljinom.
"Svi su ti izvori mnogostruko veći od signala koji pokušavamo otkriti", rekao je Pober. "Čak je i FM radio signal koji se odbija od aviona koji pretpostavlja da prolazi iznad teleskopa dovoljan da kontaminira podatke."
Pa su Pober i njegovi kolege napisali niz jednadžbi kako bi identificirali i uklonili ta onečišćenja u svojim promatranjima. Nakon što su snimili više od 1.200 snimaka neba radiovalova, istraživači su utvrdili da svaki trag 2-metarske emisije koji su pronašli dolazi negdje drugo osim neutralnog vodika kojeg su tražili.
Dok cijenjeni atomski signal ostaje neotkriven, novo istraživanje uspijeva suziti kako bi izgledale buduće potrage za neutralnim vodikom. Prema istraživačima, ovi rezultati potvrđuju da MWA eksperimenti vode ovaj lov na pravi put. Daljnjim istraživanjem uskoro bi se mogle iznijeti posljednje relikvije kozmičkih mračnih doba.
