Ammu, miljonid aastad enne, kui esimene täht elule puhkes, oli kogu universum pimeduse meri.
Alustades umbes 400 000 aastat pärast suurt pauku ja kestes sadu miljoneid aastaid, tähistas see nn universumi pime ajastu viimast korda, kui tühi ruum oli tõesti tühi; ei ühtegi planeeti, ei päikest, ei galaktikaid ega elu - lihtsalt vesinikuaatomite udu, mille on sepistanud Suur Pauk ja mis laseb läbi pimeduse libiseda.
Täna püüavad teleskoobid kogu maailmas pilku heita sellele primaarsele vesinikule (tuntud kui neutraalne vesinik), et teha kindlaks hetk, millal pimeduseajad lõpuks lõppesid ja esimesed galaktikad moodustusid. Kuigi need iidsed aatomid on endiselt tabamatud, võis Austraalia tagamaa uurijate meeskond nende leidmisele lähemale jõuda kui kunagi varem.
Uue uuringu kohaselt, mis avaldati eeltrükiandmebaasis arXiv ja mis ilmus peagi Astrophysical Journalis, kasutasid astronoomid raadiosteleskoopi Murchison Widefield Array (MWA), et uurida kosmilisse minevikku, otsides vesiniku neutraalse signaali lainepikkust. Nad ei leidnud seda, mida otsisid - kuid kasutades uusi sätteid teleskoobi hiljuti uuendatud massiivis, määras meeskond madalaima vesiniku signaali tugevuse piiri.
"Võime kindlalt öelda, et kui neutraalne vesiniku signaal oleks tugevam kui paberil seatud piir, oleks teleskoop selle tuvastanud," ütles uuringu kaasautor Jonathan Pober, Browni ülikooli füüsika dotsent. Rhode Island. See tähendab, et nende iidsete molekulide jaht kestab endiselt ja nüüd teavad teadlased, et vesiniku neutraalsed jalajäljed on isegi oodatust nõrgemad.
Esimesed aatomid
Varasest universumist läbi kulgev energia oli nii tugev, et igal aatomil olid oma elektronid rebenenud, andes neile positiivse laengu. Neist aatomitest esimene oli positiivselt laetud vesinikioon. Sadade tuhandete aastate jooksul jahutas ja laienes universum piisavalt, et need vesinikioonid saaksid taas oma elektronid, muutudes taas neutraalseks. Arvatakse, et need neutraalsed vesinikuaatomid on kosmiliste pimedate ajastute domineerivad omadused. (Lõpuks, kui neist piisavalt kokku rühmiti, et moodustada esimesi tähti, ioniseerusid aatomid nendest tähtedest kiirgava energia abil uuesti.)
Teadlased teavad, et neutraalne vesinik eraldab kiirgust lainepikkusel 21 sentimeetrit - ent kuna universum on viimase 12 miljardi aasta jooksul laienenud, on ka need lainepikkused veninud. Uue uuringu autorite hinnangul on vesiniku neutraalse lainepikkus ulatunud umbes 2 meetrini - ja see on signaal, mille järgi nad otsisid taevast MWA kasutamiseks.
Probleem on selles, et on palju allikaid (nii inimese loodud kui ka taevalikke), mis kiirgavad samal lainepikkusel.
"Kõik need muud allikad on palju suurusjärku tugevamad kui signaal, mida proovime tuvastada," ütles Pober. "Andmete saastamiseks piisab isegi FM-raadiosignaalist, mis peegeldub teleskoobi kohal liikuvast lennukist."
Niisiis, Pober ja tema kolleegid kirjutasid võrrandikomplekti, et need saasteained oma vaatlustes tuvastada ja välja rookida. Pärast enam kui 1200 raadiolaine hetkepilti taevast tegid uurijad kindlaks, et iga leitud 2-meetrine emissioonide jälg pärineb mujalt kui neutraalsest vesinikust, mida nad otsisid.
Ehkki hinnatud aatomisignaal jääb avastamata, õnnestub uuel uurimistööl kitsendada seda, kuidas neutraalse vesiniku otsingud tulevikus välja peaksid nägema. Teadlaste sõnul annavad need tulemused tugeva aluse, et MWA eksperimendid viivad selle jahi õigele teele. Edasiste uuringutega võiksid kosmiliste pimedate ajastute viimased säilmed varsti päevavalgele tuua.
