26 սմ ռադիոազդանշանների դիտարկումը, որը ձևավորվել է տիեզերական ջրածնի հիպեր նուրբ անցման արդյունքում, այլընտրանքային գործիք է առաջարկում վաղ տիեզերքի ուսումնասիրությանը: Ինչ վերաբերում է մանկական տիեզերքի չեզոք դարաշրջանին, երբ լույս չի արձակվել, 26 սմ գծերը, թերևս, միայն պատուհան են: Այնուամենայնիվ, վաղ տիեզերքում տիեզերական ջրածնի կողմից արձակված այս կարմիր շեղված ռադիոազդանշանները չափազանց թույլ են և մինչ այժմ անհասանելի են: 2018 թվականին EDGE փորձարկումը հայտնել է 26 սմ ազդանշանների հայտնաբերման մասին, սակայն բացահայտումները չեն կարող անկախ հաստատվել: Հիմնական խնդիրը գործիքային համակարգվածությունն ու երկնքից եկող այլ ազդանշաններով աղտոտվածությունն էր: REACH փորձը պետք է օգտագործի եզակի մեթոդաբանություն՝ խոչընդոտը հաղթահարելու համար: Հույս կա, որ այս հետազոտական խումբը մոտ ապագայում հուսալիորեն կկարողանա հայտնաբերել այս խուսափողական ազդանշանները: Եթե հաջողվի, REACH Experiment-ը կարող է «26 սմ ռադիոաստղագիտություն» բերել առաջին պլան՝ վաղ տիեզերքի ուսումնասիրության մեջ և շատ օգնել մեզ բացահայտելու վաղ տիեզերքի առեղծվածները:
Երբ խոսքը վերաբերում է վաղ տիեզերքի ուսումնասիրությանը, մեր մտքում հայտնվում է վերջերս արձակված Ջեյմս Ուեբ տիեզերական աստղադիտակի (JWST) անունը: JWST-ը, որը հսկայական հաջողակ Hubble աստղադիտակի իրավահաջորդն է, տիեզերքում հիմնված, ինֆրակարմիր աստղադիտարան է, որը կարող է օպտիկական/ինֆրակարմիր ազդանշաններ բռնել վաղ աստղերից և գալակտիկաներից, որոնք ձևավորվել են Տիեզերքում Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո:1. Այնուամենայնիվ, JWST-ն ունի որոշակի սահմանափակումներ վաղ տիեզերքի չեզոք դարաշրջանից ազդանշաններ վերցնելու հարցում:
Աղյուսակ. Տիեզերքի պատմության դարաշրջանները Մեծ պայթյունից ի վեր
(Աղբյուրը՝ Փիլիսոփայություն Տիեզերագիտության – 21 սմ ֆոն: Հասանելի է http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/images/21-cm-background.jpg)
Մեծ պայթյունից մինչև 380 հազար տարի անց տիեզերքը լցված էր իոնացված գազով և ամբողջովին անթափանց էր: 380 հազար – 400 միլիոն տարիների ընթացքում տիեզերքը դարձել է չեզոք և թափանցիկ: Վերաիոնացման դարաշրջանը սկսվեց այս փուլից հետո՝ սկսած 400 միլիոնից՝ Մեծ պայթյունից հետո:
Վաղ տիեզերքի չեզոք դարաշրջանում, երբ տիեզերքը լցված էր չեզոք գազերով և թափանցիկ էր, ոչ մի օպտիկական ազդանշան չէր արձակվում (այստեղից կոչվում է մութ դարաշրջան): Միավորված նյութը լույս չի արձակում: Սա մարտահրավեր է չեզոք դարաշրջանի վաղ Տիեզերքի ուսումնասիրության համար: Այնուամենայնիվ, 21 սմ ալիքի երկարությամբ միկրոալիքային ճառագայթումը (համապատասխանում է 1420 ՄՀց), որն արտանետվել է այս դարաշրջանում ցուրտ, չեզոք տիեզերական ջրածնի կողմից հիպերմանր անցման արդյունքում (զուգահեռ պտույտից ավելի կայուն հակազուգահեռ սպին) հնարավորություն է տալիս հետազոտողներին: Այս 21 սմ միկրոալիքային ճառագայթումը Երկիր հասնելուն պես կփոխվի կարմիրով և կդիտարկվի 200 ՄՀց-ից մինչև 10 ՄՀց հաճախականություններում՝ որպես ռադիոալիքներ:2,3.
21 սմ ռադիոաստղագիտություն. 21 սանտիմետր տիեզերական ջրածնի ազդանշանների դիտարկումը այլընտրանքային մոտեցում է առաջարկում վաղ տիեզերքի, հատկապես չեզոք դարաշրջանի, որը զուրկ էր լույսի արտանետումից: Սա կարող է նաև մեզ տեղեկացնել նոր ֆիզիկայի մասին, ինչպիսիք են նյութի բաշխումը ժամանակի ընթացքում, մութ էներգիան, մութ նյութը, նեյտրինո զանգվածները և ինֆլյացիան:2.
Այնուամենայնիվ, տիեզերքի վաղ փուլի ընթացքում տիեզերական ջրածնի արձակած 21 սմ ազդանշանները անհասկանալի են: Ակնկալվում է, որ այն չափազանց թույլ կլինի (մոտ հարյուր հազար անգամ ավելի թույլ, քան մյուս ռադիոազդանշանները, որոնք նույնպես բխում են երկնքից): Արդյունքում, այս մոտեցումը դեռ մանկության մեջ է:
2018 թվականին հետազոտողները հայտնել էին, որ հայտնաբերել են նման ռադիոազդանշան 78 ՄՀց հաճախականությամբ, որի պրոֆիլը մեծապես համապատասխանում էր տիեզերական սկզբնական ջրածնի կողմից արձակված 21 սանտիմետր ազդանշանի ակնկալիքներին։4. Սակայն նախնական 21 սմ ռադիոազդանշանի այս հայտնաբերումը չի կարող ինքնուրույն հաստատվել, ուստի փորձի հուսալիությունը մինչ այժմ չի կարող հաստատվել: Թվում է, թե հիմնական խնդիրը առաջին պլանի ռադիոազդանշաններով աղտոտվածությունն է:
Վերջին նշաձողը Տիեզերական ջրածնի վերլուծության ռադիոփորձի (REACH) զեկույցն է 21 թվականի հուլիսի 2022-ին: REACH-ը կօգտագործի նոր փորձարարական մոտեցում՝ հայտնաբերելու այս թույլ անհասանելի տիեզերական ռադիոազդանշանները, այդպիսով 21 սանտիմետրանոց տիեզերական ազդանշանների հաստատման նոր հույս կառաջարկի:
Տիեզերական ջրածնի վերլուծության ռադիոփորձը (REACH) երկնային միջին 21 սմ փորձ է: Սա նպատակ ունի բարելավել դիտարկումները՝ կառավարելով այն խնդիրները, որոնց առնչվում են տվյալների մնացորդային համակարգված ազդանշանների հետ կապված գործիքները: Այն կենտրոնանում է բայեսյան վիճակագրության միջոցով համակարգվածության հայտնաբերման և համատեղ բացատրության վրա՝ առաջին պլանների և տիեզերական ազդանշանի հետ միասին: Փորձը ներառում է միաժամանակյա դիտարկումներ երկու տարբեր ալեհավաքներով, գերլայնաշերտ համակարգով (կարմիր տեղաշարժի միջակայքը մոտ 7.5-ից մինչև 28) և ընդունիչի կալիբրատոր՝ հիմնված դաշտային չափումների վրա:
Այս զարգացումը նշանակալի է՝ հաշվի առնելով նրա ներուժը՝ դառնալու լավագույն գործիքներից մեկը (և նաև ծախսարդյունավետ տիեզերական աստղադիտարանների նկատմամբ, ինչպիսին Ջեյմս Ուեբն է) վաղ տիեզերքի ուսումնասիրության, ինչպես նաև նոր հիմնարար ֆիզիկայի ներդրման հնարավորության պատճառով:
***
Հիշատակում:
- Prasad U., 2021. Ջեյմս Ուեբ տիեզերական աստղադիտակ (JWST): Առաջին տիեզերական աստղադիտարանը, որը նվիրված է վաղ տիեզերքի ուսումնասիրությանը: Գիտական եվրոպ. Տեղադրվել է 6 թվականի նոյեմբերի 2021-ին: Հասանելի է http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/james-webb-space-telescope-jwst-the-first-space-observatory-dedicated-to-the-study-of-early-universe/
- Pritchard JA and Loeb A., 2012. 21 սմ տիեզերագիտություն 21-րդ դարում. Ֆիզիկայի առաջընթացի մասին հաշվետվություններ 75 086901. Հասանելի է https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/75/8/086901. Նախնական տպագրությունը arXiv-ում հասանելի է https://arxiv.org/abs/1109.6012 pdf տարբերակը https://arxiv.org/pdf/1109.6012.pdf
- Օքսֆորդի համալսարան. Տիեզերագիտության փիլիսոփայություն – 21 սմ ֆոն: Հասանելի է http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/21cm-background.html
- Bowman, J., Rogers, A., Monsalve, R. et al. Կլանման պրոֆիլը կենտրոնացած է 78 մեգահերց վրա երկնքի միջին սպեկտրում: Nature 555, 67–70 (2018): https://doi.org/10.1038/nature25792
- de Lera Acedo, E., de Villiers, DIL, Razavi-Ghods, N. et al. REACH ռադիոմետրը կարմիր շեղումից 21 սմ ջրածնի ազդանշան հայտնաբերելու համար z ≈ 7.5–28: Nat Astron (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01709-9
- Eloy de Lera Acedo 2022. Բացահայտելով մանկական տիեզերքի առեղծվածները REACH ռադիոմետրով: Հասանելի է առցանց՝ հասցեով https://astronomycommunity.nature.com/posts/u
***