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Wissenschaftler können Signale aus dem sehr frühen Universum besser erkennen

Das Erkennen eines Signals aus dem frühen Universum ist der Schlüssel zum Verständnis der Entstehung von Sternen.

Ein Bild der Epoche der Reionisierung durch das DRAGONS-Programm Bildnachweis: Paul Geil und Simon Mutch

Wissenschaftler können ein Signal, das sich seit 12 Milliarden Jahren durch das Universum bewegt, immer besser erkennen. Dies könnte einen guten Einblick in die Entstehung der frühesten Sterne geben, die entstanden sind.

Die Daten werden vom Murchison Widefield Array MWA gesammelt, einer Sammlung von über viertausend Antennen im abgelegenen Westaustralien.

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Die Epoche der Reionisierung verstehen

In einem Artikel, der in Kürze veröffentlicht wird The Astrophysical Journal ein Team unter der Leitung von Dr. Nichole Barry von der australischen Universität Melbourne und dem ARC-Kompetenzzentrum für All Sky Astrophysics in 3 Dimensions ASTRO 3-D wird eine erhebliche Verbesserung der vom Murchison Widefield Array MWA gesammelten Daten melden.

Das Team gibt an, dass die MWA ihre Datenausgabe um verbessert hat. 10 mal die vorherige Ausgabe.

Die Antennensammlung wurde 2013 in Betrieb genommen und wurde gebaut, um elektromagnetische Strahlung zu erfassen, die von neutralem Wasserstoff emittiert wird. Neutraler Wasserstoff machte einen großen Teil des frühen Universums aus, als durch den Urknall getrennte Protonen und Neutronen abkühlten.

Dr. Nichole Barry vom Murchison Widefield Array MWA. Quelle: Ruby Byrne

Die allerersten Sterne im Universum wurden gebildet, als diese Wasserstoffatome zusammen kamen. Diese Phase der frühen Evolution des Universums wird als Epoche der Reionisierung EoR bezeichnet.

"Die Definition der Entwicklung des EoR ist äußerst wichtig für unser Verständnis der Astrophysik und Kosmologie", Dr. Barry in a Pressemitteilung . "Bisher konnte es jedoch niemand beobachten. Diese Ergebnisse bringen uns diesem Ziel viel näher."

Nachweis von neutralem Wasserstoff

Der neutrale Wasserstoff, der während der EoR-Periode im frühen Universum im Vordergrund stand, ist noch heute nachweisbar. Ursprünglich strahlte er mit einer Wellenlänge von ungefähr 21 Zentimetern aus. Jetzt hat sich die Wellenlänge aufgrund der Ausdehnung des Universums auf etwas mehr als zwei Meter erweitert.

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Obwohl das Erkennen dieses Signals viel über die frühen Tage des Kosmos aussagen kann, ist dies äußerst schwierig.

"Das Signal, nach dem wir suchen, ist mehr als 12 Milliarden Jahre alt", erklärt Co-Autorin Associate Professor Cathryn Trott vom Internationalen Zentrum für Radioastronomieforschung der Curtin University.

"Es ist außergewöhnlich schwach und es gibt viele andere Galaxien zwischen ihm und uns. Sie stören und machen es sehr schwierig, die Informationen zu extrahieren, nach denen wir suchen."

Das Forscherteam hat daran gearbeitet, das ursprüngliche Signal von der Kontamination zu trennen. Durch Untersuchung 21 Stundenlang mit Rohdaten aus dem MWA erkundete das Team neue Wege, um die Analyse zu verfeinern und Quellen für Signalkontamination zu entfernen, einschließlich extrem schwacher Interferenzen durch Funkwellen auf der Erde.

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"Wir können nicht wirklich sagen, dass dieses Papier uns näher an den genauen Beginn oder das Ende des EoR bringt, aber es schließt einige der extremeren Modelle aus", erklärte Professor Trott. "Dass es sehr schnell passiert ist, istjetzt ausgeschlossen. Dass die Bedingungen sehr kalt waren, ist jetzt auch ausgeschlossen. "

Dr. Barry sagt, dass die Ergebnisse einen Rahmen geschaffen haben, von dem aus weitere Forschungen zur EoR-Periode und zur frühen Bildung von Sternen fortgesetzt werden können.

"Wir haben ungefähr 3000 Stunden Daten von MWA ", erklärt sie." Mit diesem Ansatz können wir identifizieren, welche Bits am vielversprechendsten sind, und sie besser analysieren als jemals zuvor. "

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