Evrenin gelişim tarihinde, bilim adamlarının hakkında hala çok az şey bildiği bir dönem var. Nasıl değil
Bu dönemde yıldızlar ve gezegenler yoktu.Karanlık Çağlardan önce gelen erken Evrenin tarihi, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonundan çıkarılabilir. Ancak astrofizikçilerin karanlık çağda olanları gözlemlemelerine olanak sağlayacak bir yol hâlâ yok. Her ne kadar bu döneme ait radyo dalgaları uzayda hâlâ mevcut olsa da, Dünya'daki radyo parazitinin çokluğu bu sinyallerin gezegenimizdeki gözlemcilerden gizlenmesine neden oldu.
Ancak araştırmacılar, karanlık çağların sinyallerini duymanın bir yolunu bulmaya çalışmaktan vazgeçmiyorlar. Bunu yapmak için NASA, Ay'ın uzak tarafında LuSEE-Night radyo teleskopunu inşa etmeyi planlıyor.
Evrenin karanlık çağları nelerdir?
Modern kozmolojik teori açıklıyorErken Evren'i son derece ekstrem koşullara sahip bir yer olarak görüyoruz. Evrende var olan tüm enerji ve madde, Güneş'in merkezinden milyarlarca kat daha sıcak olan küçük bir alanda yoğunlaşmıştı.
Daha şimdiden Big Bang'den sonraki ilk anlardaEvren, kuarklar ve elektronlar gibi ilk temel parçacıkların oluşumuna izin verecek kadar soğumuştur. Kuarklar birleşerek protonları ve nötronları oluşturdular ve kısa süre sonra döteryum, helyum ve lityum çekirdekleri oluştu. Enerji, yeni oluşan evrende fotonlar biçiminde dolaştı, ancak bu erken ışık, her dönüşte henüz herhangi bir atoma bağlı olmayan serbest elektronlardan sekti.
Bu dönemin sonunda yaklaşık 380 bin yılBüyük Patlama'dan yıllar sonra evren, protonların elektronları çekmeye başlamasına ve ilk kez nötr atomlar oluşturmasına izin verecek kadar soğudu. Bu süreç, serbest elektronların yüklü iyonlar tarafından yakalanmasını tanımlayan genel bir kimyasal terim olan rekombinasyon olarak adlandırılır. Karanlık Çağların başında ilk kez böyle bir yakalama gerçekleşti.
Astrofizikçiler evrenin kısa bir süre önce nasıl olduğunu biliyorlarkaranlık çağların başlangıcından önce. İlk nötr atomlar oluştuğunda, süreç, evrene dağılan ışık fotonlarını serbest bırakarak koşulların bir "anlık görüntüsünü" yarattı. Bu kozmik mikrodalga arka plan veya kozmik arka plan radyasyonu hala kaydediliyor ve o zamanlar Evrenin çok küçük dalgacıklarla birlikte yoğunluk bakımından aşağı yukarı tekdüze olduğunu gösteriyor.
İlk yıldızların oluşumundan önce çok az ışık vardı.Şu anda baryonik maddenin çoğunu oluşturan hidrojen atomları dışında, Evrenin büyük bir kısmı ışık yaymayan ve elektromanyetik dalgalarla hiçbir şekilde etkileşime girmeyen karanlık maddeden oluşuyordu. Araştırmacılar, Evreni dolduran nötr hidrojen atomlarının, ilk yıldızların yaydığı morötesi fotonların çoğunu dağıttığına veya emdiğine inanıyor.
Evren yeniden UV radyasyonuna karşı şeffaf hale geldiyeterli sayıda ilk yıldız ve galaksinin oluşumundan sonra - Büyük Patlama'dan birkaç yüz milyon yıl sonra. Madde yoğunlaştı ve bugün Evrene nüfuz eden yapılar oluşturmaya başladı. İlk yıldızlardan bazıları masif ve parlaktı, ışıkları iyonlaşma olarak bilinen bir süreçte çevredeki hidrojen atomlarından elektronları koparacak kadar enerjikti. Ve nötr atomların aksine, iyonize hidrojen ışığı emmez veya dağıtmaz.
Evrenin evrim haritası. Resim: Roen Kelly, Astronomi
Neden ayın uzak tarafı?
Nötr hidrojenin dağılımını incelemek için,Karanlık Çağlarda baryonik maddenin çoğunu oluşturan, nötr hidrojen radyo hattının veya 21 cm'lik hattın analizi kullanılabilir.Bu, SPK'nın arka planında görülebilen, nötr hidrojenin aşırı ince bir geçişidir.
Manyetik yönelimde kendiliğinden bir değişiklik ileBir elektronun tam tersi momenti, nötr bir hidrojen atomu, 21,1 cm dalga boyuna sahip bir kuantum elektromanyetik radyasyon yayar.Bu tür radyasyon son derece nadiren meydana gelir, ancak çok sayıda bireysel atom ölçeğinde fark edilebilecek kadar güçlüdür.
neden olduğu kırmızıya kayma nedeniyleEvrenin genişlemesiyle birlikte, Karanlık Çağların atomlarından gelen nötr hidrojen çizgisinin dalga boyu daha da artar. Bu, çok sayıda radyo parazitinde kaybolan son derece zayıf bir sinyaldir.
Ay ve dünya gelgitlerle birbirine bağlıdır, yanidoğal bir uydunun kendi ekseni etrafında gezegenin etrafındakiyle aynı hızda dönmesi. Bu fenomene gelgit tuzağı denir ve bu nedenle Ay her zaman bir tarafta Dünya'ya bakar. Uydunun arka tarafı, kendi kütlesi ile geceleri birçok radyo paraziti kaynağından korunmaktadır.
Ayın uzak tarafı tamamen karanlık14 Dünya günü boyunca, ardından 14 gün yoğun güneş ışığı. Bu, yüzeyindeki sıcaklığın gece -173 °C'den +127 °C'ye dalgalanmasına neden olur ve birkaç saat içinde keskin bir değişim meydana gelebilir.
Bu koşullar çok zor koşullar yaratıyor.uzay aracı operasyonu. Birkaç gün ve gece döngüsüne dayanabilen cihazlar, gündüzleri bir vakumda ısıyı uzaklaştırmalı ve geceleri donmamalı ve aynı zamanda Güneş'in gereksiz girişim oluşturmadığı karanlıkta da çalışmalıdır.
LuSEE-Night nasıl çalışacak?
LuSEE-Night, bir NASA keşif görevidiramacı, ayın uzak tarafına bir radyo teleskopu yerleştirmek ve 0.1 ila 50 MHz'in altındaki frekanslarda gökyüzünün en doğru ölçümlerini yapmaktır. 2025 yılında Ay'a teslim edilmesi ve inişten sonra 18 ay çalışması bekleniyor.
LuSEE-Night görevinin iniş alanı. Resim: Brookhaven Ulusal Laboratuvarı
Teleskop koordinatları 23° olan bir noktaya teslim edilecektir.48′ 50″ S ve 176° 49′ 47″ e.d. Bu, uydunun kutuplarını birbirine bağlayan ve gezegenden gelen radyo parazitinin minimum düzeyde olduğu Dünya'dan uzağa bakan bir çizgi olan anti-meridyene yakın bir konumda bulunan uygun bir iniş alanıdır. İnişten sonra LuSEE-Night iniş aracı, parazite yol açmamak için kalıcı olarak kapanacaktır.
Teleskobun anten düzeneği dört parçadan oluşacaktır3 metrelik dengesiz antenler. Döner tabla adı verilen motorlu bir platform üzerine monte edilecektir. Anteni hareket ettirmek, farklı sinyal kombinasyonlarının ölçülmesine yardımcı olacaktır. Toplanan LuSEE-Night verileri, Ay'ın yörüngesinde dönen ve Dünya'ya veri ileten tekrarlayıcı bir uyduya iletilecek.
LuSEE-Night standart bir radyo teleskopu değildir.Daha çok radyoya benziyor. Aynı frekans bandındaki radyo sinyallerini alan bir FM radyo gibi çalışacak. Spektrometre her şeyin merkezindedir. Bir radyo alıcısı gibi, radyo frekanslarını izole edebilir ve sinyalleri elektromanyetik radyasyon spektrumlarına dönüştürebilir.
LuSEE-Night teleskopunun geliştiricilerinden biri olan Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndan fizikçi Anje Slosar
LuSEE-Night teleskopunun dört anteni. Resim: Brookhaven Ulusal Laboratuvarı
Her ne kadar araştırmacılar teleskopun bunu başarabileceğinden emin olmasalar daişe başladıktan hemen sonra karanlık çağlardan kalma radyo sinyalini düzeltin. Onun bir öncü olduğunu ve araştırmacıların prensipte ayın uzak tarafında ne tür veri elde edebileceklerini göstermesi gerektiğini belirtiyorlar. Belki gerçek keşifler yeni görevler gerektirecektir, ancak ilk adım her zaman en zor olanlardan biridir.
Daha fazla oku:
Bir gezegen Dünya'daki yaşama son verebilir: bilim adamları güneş sisteminin kırılganlığını nasıl kanıtladılar?
Yaklaşık 1000 yıl önce savaş sırasında gizlenmiş hazine bulundu
Notre Dame yangını, bilim adamlarının katedralin inşasının sırrını çözmesine yardımcı oluyor
Kapakta: Ayın diğer tarafı. Resim: NASA, Kamu malı, Wikimedia Commons aracılığıyla