Ilk koinotni o'rganish: Kosmik vodoroddan 21 sm uzunlikdagi qiyin chiziqni aniqlash uchun REACH eksperimenti 

26 sm kuzatuv radio Kosmik vodorodning o'ta nozik o'tishi natijasida hosil bo'lgan signallar erta o'rganish uchun muqobil vositani taklif qiladi. olam. Go'dakning neytral davriga kelsak olam yorug'lik chiqarilmaganda, 26 sm chiziqlar, ehtimol, faqat deraza. Biroq, bular qizil rangga aylandi radio erta kosmik vodorod tomonidan chiqarilgan signallar olam juda zaif va hozirgacha qiyin bo'lgan. 2018-yilda EDGE eksperimenti 26 sm signallarni aniqlash haqida xabar berdi, ammo topilmalarni mustaqil ravishda tasdiqlash mumkin emas edi. Asosiy masala asboblarning tizimliligi va osmondan boshqa signallar bilan ifloslanishi edi. REACH eksperimenti qiyinchilikni bartaraf etish uchun noyob metodologiyani qo'llashdir. Umid qilamizki, ushbu tadqiqot guruhi yaqin kelajakda bu qiyin signallarni ishonchli tarzda aniqlay oladi. Muvaffaqiyatli bo'lsa, REACH eksperimenti "26 sm radio astronomiya" ni erta o'rganishda birinchi o'ringa olib chiqishi mumkin. olam va erta davrlarning sirlarini ochishda bizga katta yordam beradi olam. 

O'rganish haqida gap ketganda erta koinot, yaqinda ishga tushirilgan nomi Jeyms Uebb kosmik teleskopi (JWST) ongimizda paydo bo'ladi. JWST, ulkan muvaffaqiyatlarning davomchisi Xabbl teleskop, bu a maydon- Infraqizil observatoriyaga asoslangan, qadimgi yulduzlar va galaktikalardan optik/infraqizil signallarni olish uchun jihozlangan. Koinot Katta portlashdan ko'p o'tmay¹. Shu bilan birga, JWST ning neytral davridan signallarni qabul qilishda ba'zi cheklovlar mavjud erta koinot bilan bog'liq.  

Jadval: Tarixdagi davrlar olam Katta portlashdan beri  

(Manba: Kosmologiya falsafasi – 21 sm fon. Manba: Mavjud http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/images/21-cm-background.jpg)  

Katta portlashdan keyin 380 ming yilga qadar olam ionlangan gaz bilan to'ldirilgan va to'liq shaffof emas edi. 380-400 million yil oralig'ida olam neytral va shaffof bo'lib qoldi. Katta portlashdan keyin 400 milliondan boshlanadigan ushbu bosqichdan keyin reionizatsiya davri boshlandi.  

Erta neytral davrda olam, qachon olam neytral gazlar bilan to'ldirilgan va shaffof bo'lgan, optik signal chiqarilmagan (shuning uchun qorong'u yosh deb ataladi). Birlashtirilgan material yorug'lik chiqarmaydi. Bu erta o'rganishda qiyinchilik tug'diradi Koinot neytral davr. Biroq, bu davrda sovuq neytral kosmik vodorod tomonidan chiqarilgan 21 sm to'lqin uzunligi (1420 MGts ga to'g'ri keladi) mikroto'lqinli nurlanish o'ta nozik o'tish (parallel aylanishdan barqarorroq antiparallel spinga) natijasida tadqiqotchilarga imkoniyatlar yaratadi. Ushbu 21 sm mikroto'lqinli nurlanish Yerga yetib borgach, qizil rangga aylanadi va radio to'lqinlar sifatida 200 MGts dan 10 MGts gacha chastotalarda kuzatiladi.^2,3.  

21 sm radio astronomiyasi: 21 santimetrlik kosmik vodorod signallarini kuzatish erta o'rganishga muqobil yondashuvni taklif qiladi. olam ayniqsa, hech qanday yorug'lik emissiyasidan mahrum bo'lgan neytral davr fazasi. Bu bizga materiyaning vaqt bo'yicha taqsimlanishi, qorong'u energiya, qorong'u materiya, neytrino massalari va inflyatsiya kabi yangi fizika haqida ham ma'lumot berishi mumkin.².  

Biroq, erta davrda kosmik vodorod tomonidan chiqarilgan 21 sm signallari olam faza tushunarsizdir. U nihoyatda zaif bo'lishi kutilmoqda (osmondan kelayotgan boshqa radio signallarga qaraganda taxminan yuz ming marta zaif). Natijada, bu yondashuv hali go'daklik davrida.  

2018 yilda tadqiqotchilar 78 MGts chastotada bunday radio signali aniqlangani haqida xabar berishdi, uning profili asosan ibtidoiy kosmik vodorod tomonidan chiqariladigan 21 santimetrlik signal kutilganiga mos keladi.⁴. Ammo 21 sm diagonali birlamchi radio signalining bu aniqlanishini mustaqil ravishda tasdiqlash mumkin emas edi, shuning uchun tajribaning ishonchliligini hozircha aniqlab bo'lmadi. Asosiy muammo oldingi radio signallari bilan ifloslanishdir.  

Oxirgi bosqich 21-yil 2022-iyulda boʻlib oʻtgan Kosmik vodorodni tahlil qilish boʻyicha Radio Tajribasi (REACH) hisobotidir. REACH bu zaif, tushunib boʻlmaydigan kosmik radio signallarini aniqlash uchun yangi eksperimental yondashuvdan foydalanadi, shuning uchun 21 santimetrlik kosmik signallarni tasdiqlash uchun yangi umid beradi.  

Kosmik vodorodni tahlil qilish uchun radio eksperimenti (REACH) osmonda o'rtacha 21 sm bo'lgan tajribadir. Bu ma'lumotlardagi qoldiq tizimli signallar bilan bog'liq asboblar duch keladigan muammolarni boshqarish orqali kuzatishlarni yaxshilashga qaratilgan. U Bayes statistikasidan foydalangan holda sistematikani oldingi va kosmologik signal bilan birga aniqlash va birgalikda tushuntirishga qaratilgan. The tajriba ikki xil antenna, ultra keng polosali tizim (qizil siljish oralig'i taxminan 7.5 dan 28 gacha) va dala ichidagi o'lchovlarga asoslangan qabul qiluvchi kalibrator bilan bir vaqtning o'zida kuzatishlarni o'z ichiga oladi.  

Ushbu rivojlanish eng yaxshi vositalardan biri bo'lish potentsialini hisobga olgan holda muhim (va nisbatan ancha tejamkor). maydon-asoslangan rasadxonalar kabi Jeyms Uebb) erta o'rganish uchun olam shuningdek, yangi fundamental fizikani ochish imkoniyati.  

*** 

Manbalar:  

1. Prasad U., 2021. Jeyms Uebb kosmik teleskopi (JWST): Ilk koinotni o'rganishga bag'ishlangan birinchi kosmik observatoriya. Ilmiy Yevropa. Joylashtirilgan: 6-yil 2021-noyabr. Mavjud http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/james-webb-space-telescope-jwst-the-first-space-observatory-dedicated-to-the-study-of-early-universe/

2. Pritchard JA va Loeb A., 2012. 21-asrda 21 sm kosmologiya. Fizika fani boʻyicha hisobotlar 75 086901. Mavjud https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/75/8/086901. ArXiv da oldindan chop etish mumkin https://arxiv.org/abs/1109.6012  pdf versiyasi  https://arxiv.org/pdf/1109.6012.pdf 

3. Oksford universiteti. Kosmologiya falsafasi - 21 sm fon. Bu yerda mavjud http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/21cm-background.html 

4. Bowman, J., Rogers, A., Monsalve, R. va boshqalar. Osmonning o'rtacha spektrida 78 megagertsda joylashgan yutilish profili. Tabiat 555, 67–70 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25792 

5. de Lera Acedo, E., de Villiers, DIL, Razavi-Ghods, N. va boshqalar. Redshift z ≈ 21–7.5 dan 28 sm vodorod signalini aniqlash uchun REACH radiometri. Nat Astron (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01709-9  

6. Eloy de Lera Acedo 2022. REACH radiometri bilan chaqaloqlar olamining sirlarini ochish. Internetda mavjud  https://astronomycommunity.nature.com/posts/u 

***