Pentru prima dată, oamenii de știință au folosit telescoapele terestre pentru a privi înapoi în „zorii cosmici” - o epocă de acum mai bine de 13 miliarde de ani, când lumina primelor stele a început să modeleze Universul nostru.
Lumina reziduală din această epocă străveche are o lungime de undă de milimetri și este extrem de slabă, ceea ce înseamnă că, deși observatoarele spațiale au reușit să privească în ea, semnalul este înecat de radiațiile electromagnetice din atmosfera Pământului înainte ca telescoapele terestre să poată detecta lumina primordială.
Dar acum, prin utilizarea unui telescop special conceput, oamenii de știință din cadrul proiectului Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) au detectat urmele pe care primele stele le-au lăsat pe lumina de fundal a Big Bang-ului. Ei și-au publicat descoperirile pe 11 iunie în The Astrophysical Journal, potrivit Live Science.
„Oamenii credeau că acest lucru nu poate fi făcut”
„Oamenii credeau că acest lucru nu poate fi făcut de la sol”, a declarat într-o declarație Tobias Marriage, coautor al studiului, liderul proiectului CLASS și profesor de fizică și astronomie la Universitatea Johns Hopkins. „Astronomia este un domeniu limitat din punct de vedere tehnologic, iar semnalele de microunde din Zorii Cosmici sunt faimoase pentru dificultatea de a fi măsurate. Observațiile terestre se confruntă cu provocări suplimentare în comparație cu spațiul. Depășirea acestor obstacole face din această măsurare o realizare semnificativă.”
Observatorul CLASS se află la o altitudine de 5.138 de metri în Munții Anzi din nordul deșertului Atacama din Chile. Telescopul, care a obținut prima sa lumină în 2016, este reglat pentru a cerceta cerul la frecvențe de microunde. Pe lângă faptul că îi permite să cartografieze 75% din cerul nocturn, sensibilitatea fără precedent a telescopului îi permite să recepționeze semnale de microunde din zorii cosmici sau din primul miliard de ani de viață ai universului.
Ce sunt „zorii cosmici”
În primii 380.000 de ani de la Big Bang, Universul a fost umplut cu un nor de electroni atât de dens încât lumina nu-l putea traversa. Dar în cele din urmă cosmosul nostru s-a extins și s-a răcit, iar electronii au fost capturați de protoni pentru a forma atomii de hidrogen.
Acești atomi de hidrogen nu numai că au permis luminii cu lungimi de undă de microunde să se deplaseze liber - umplând spațiul cu fondul cosmic de microunde (CMB) - dar, de asemenea, acolo unde a fost suficient de dens, s-au prăbușit sub acțiunea gravitației și s-au aprins pentru a forma primele stele. Lumina provenită de la aceste stele a reionizat apoi pungile de hidrogen gazos neaglomerat, separându-le electronii, astfel încât unii s-au ciocnit cu lumina din CMB, provocând polarizarea acesteia.
Semnalul acestei porțiuni polarizate a CMB este o parte vitală a puzzle-ului cosmologic. Fără el, imaginea noastră despre Universul timpuriu rămâne confuză.
Deși telescoapele spațiale din trecut, cum ar fi Sonda de anizotropie cu microunde Wilkinson (WMAP) a NASA și telescopul spațial Planck al Agenției Spațiale Europene, au acoperit o parte din această lacună, imaginile lor conțin zgomot și, fiind sateliți, nu au putut fi ajustate și îmbunătățite odată ce au fost amplasate pe orbită.
„Pentru noi, Universul este ca un laborator de fizică”
„Măsurarea mai precisă a acestui semnal de reionizare reprezintă o frontieră importantă în cercetarea fondului cosmic de microunde”, a declarat Charles Bennett, coautor și profesor de fizică la Johns Hopkins, care a condus misiunea spațială WMAP.
Pentru a ajunge la aceste observații, cercetătorii au comparat datele telescopului CLASS cu cele ale misiunilor Planck și WMAP, restrângând un semnal comun pentru lumina polarizată de microunde.
„Pentru noi, Universul este ca un laborator de fizică. Măsurători mai bune ale Universului ajută la rafinarea înțelegerii noastre despre materia întunecată și neutrini, particule abundente, dar evazive, care umplu Universul”, a adăugat Bennett. „Analizând în continuare date suplimentare CLASS, sperăm să atingem cea mai mare precizie posibilă care poate fi obținută”.