היקום לא תמיד היה מקום מואר כל כך. היו לו ימי אפל משלו, עוד בימים שלפני התהוות כוכבים וגלקסיות. הבעיה היא שאין אור גלוי העובר ביקום מתקופת זמן זו.
כעת, צוות אסטרונומים בראשות ד"ר בנימין מקינלי מהמרכז הבינלאומי לחקר אסטרונומיה ברדיו (ICRAR) ואוניברסיטת קרטין משתמש בירח כדי לסייע בפתיחת הסודות הללו.
ליקום ציר זמן היסטורי משלו, והבנת המחקר החדש הזה מחייבת מבט על ציר הזמן הזה. לאחר שהמפץ הגדול החל להתגלגל, היו 377,000 שנים בהן לא קרה הרבה. עדיין לא התגבשו כוכבים, וזה היה חם מדי מכדי שנושא פוטונים לנסוע. נתח הזמן הראשון הזה כולל את השם הקל לזכור "היקום המוקדם".
בערך 377,000 השנה, היקום התקרר מספיק שהוא הפך לשקוף. באותה עת נשלטה היקום על ידי אטומי מימן אנרגטיים. כשהם התקררו, המימן שיחרר פוטונים. הפוטונים מהזמן הזה מכונים רקע מיקרוגל קוסמי (CMB). ה- CMB דומה לפלאש גדול של אותו הרגע, מוטבע על רקע הקוסמוס.
ציון 377,000 השנה הוא המקום בו התחילו ימי הביניים האפלים, והוא נמשך עד לסימן המיליארד שנה. קוראים לזה ימי הביניים החשוכים כי לא היו כוכבים, וכמובן, לא אור כוכבים. היה האור מה- CMB, אבל זה לא אומר לנו מה שאנחנו צריכים לדעת. למרבה המזל, כל המימן שהתקרר והשאיר את ה- CMB לאסטרונומים ללמוד עדיין לא נעשה. מימן זה היה כעת נייטרלי, אך הם עדיין שיחררו את הפוטון מדי פעם, והפוטונים הללו ידועים כקו הספין של 21 ס"מ של מימן נייטרלי. פו! לקחת נשימה.
מה שמביא אותנו למחקר חדש זה. יש הרבה מחקר על המימן הנייטרלי הזה מכיוון שהוא השדרה המבטיחה ביותר לחקר ימיו הראשונים של היקום. הבעיה היא שהאות הוא חלש מאוד, והוא אפוף על ידי חפצים אסטרופיזיים בהירים אחרים בקדמת הבמה. המכשירים המשמשים למדידתו מציגים גם אפקטים שיטתיים שיש להפחית. ובזה באמת עוסק המחקר הזה.
המחברים מציינים כי זה הראשון בסדרת מאמרים על מחקר זה. השימוש בירח ובשביל החלב המשקף אותו הם חלק מכיול מכוון דק הדרוש לחקור את הגובה 21 ס"מ. קו ספין של מימן, או מה שאנו נקרא אור ממימן ניטרלי מוקדם.
ד"ר מקינלי והחוקרים האחרים משתמשים בטלסקופ רדיו בשם Murchison Widefield Array (MWA) הממוקם באזור שקט רדיו במדבר מערב אוסטרליה. ה- MWA הוא אינטרפרומטר המורכב מ 256 מתקנים נפרדים המשתרעים על שטח של 6 קמ"ר. כל אחד מ -256 האתרים הללו מכיל 16 מקלטים נפרדים, כאשר כל המערכת קשורה זה לזה.
מה שד"ר מקינלי וצוותו באמת מנסים לעשות הוא להשתמש ב- MWA כדי "לקדוח" דרך בהירות היקום על מנת לראות את האור מהמימן הנייטרלי בימי האפל. תחילה הם מקדחים דרך בהירות שביל החלב, אחר כך האור מגלקסיות אחרות, אחר כך ה- CMB. יש לקוות, אחרי כל מה שנאמר, מה שנותר הוא האור מהמימן הנייטרלי. מחקר זה הוא תחילתו של ניסיונם לבודד את האור מהמימן הנייטרלי.
"מדדנו את הערך של הבהירות הממוצעת של הגלקסיה שלנו במקום בו הירח מתרחש בו, כדי להראות שהטכניקה עובדת." - ד"ר מקינלי, ICRAR.
בניסוי המוקדם הזה, הצוות השתמש ביכולות של מערך Widewield Murchison כדי למדוד תנודות בבהירות הממוצעת של השמים. הם עשו זאת על ידי שימוש בירח כדי לחסום את השמיים. במהלך חילופי דוא"ל עם מגזין החלל, ד"ר מקינלי הסביר את התהליך. "אז אנו משתמשים בירח כדי לייצר תנודה ביחס לממוצע על ידי הצבתו בשדה הראייה שלנו לכדי שמחה על נס. אנו מניחים שאנו יודעים את בהירותו של הירח (על בסיס הטמפרטורה שלו) וכך אנו יכולים להסיק את הטמפרטורה הממוצעת של השמים. "
הבעיה היא שהירח הוא גם גוף רפלקטיבי. היקום חי עם גלי רדיו המקפצים סביב, והירח משקף כמה מאלה - כולל כאלה מדרך החלב - שיש לתת עליהם דין וחשבון. כמו שאומר ד"ר מקינלי, "אבל הטמפרטורה של הירח לא נקבעת רק על ידי הטמפרטורה שלה. זה גם משקף גלי רדיו כולל אלה שמקורם בכדור הארץ, ואלה שמגיעים מהחלל. לכן הייתי צריך לדגמן את שביל החלב המקפיץ את הירח לטלסקופ. אנו מחשבים את ההשתקפות צריכה להיות מבוססת על מודל של שביל החלב ואז משתמשים בזה בניתוח שלנו (להפחית אותו מהבהירות של הירח). "
הדימוי המרתק של שביל החלב המשתקף מעל הירח אינו רק תמונה יפה. זה מייצג סוג של הוכחת מושג לשיטות המדידה של הצוות. "מדדנו את הערך של הבהירות הממוצעת של הגלקסיה שלנו במקום בו הירח מתרחש בו, כדי להראות שהטכניקה עובדת", אמר ד"ר מקינלי למגזין Space.
ד"ר מקינלי וצוותו נמצאים רק בתחילת מה שהם מקווים שיהיה קו חקירה פורה. הם עדיין צריכים לחדד את הדרך בה הם אחראים לפליטות חזית ורקע כדי לבודד את פליטות הרדיו המימן המוקדמות. אבל אם הם יכולים, אז הם היו פותחים חלון אל קו הספין החמקמק של 21 ס"מ של מימן ניטרלי. ואם הם יכולים לראות זאת, הם מקווים לענות על כמה שאלות מהותיות על תולדות היקום.
- עבודת מחקר: "מדידת האות העולמי של 21 ס"מ עם ה- MWA-I: מדידות משופרות של הרקע הסינכרוטרון הגלקטי באמצעות התרחשות ירח"
- הודעה לעיתונות של ICRAR: "ירח עוזר לחשוף את סודות היקום"
- כניסה לוויקיפדיה: כרונולוגיה של היקום
