Vũ trụ luôn luôn là một nơi được thắp sáng như vậy. Nó có thời kỳ đen tối của riêng mình, trở lại vào thời trước khi các ngôi sao và thiên hà hình thành. Vấn đề là, không có ánh sáng nhìn thấy xuyên qua vũ trụ trong khoảng thời gian này.
Giờ đây, một nhóm các nhà thiên văn học do Tiến sĩ Benjamin McKinley thuộc Trung tâm nghiên cứu thiên văn vô tuyến quốc tế (ICRAR) và Đại học Curtin dẫn đầu đang sử dụng Mặt trăng để giúp mở khóa những bí mật này.
Vũ trụ có dòng thời gian lịch sử của riêng mình, và để hiểu được nghiên cứu mới này đòi hỏi phải xem xét dòng thời gian này. Sau khi Big Bang bắt đầu mọi thứ, có khoảng 377.000 năm không xảy ra nhiều. Chưa có ngôi sao nào hình thành và nó quá nóng để các photon di chuyển. Đoạn thời gian đầu tiên này có cái tên dễ nhớ là sớm Early Universe.
Vào khoảng mốc 375.000 năm, Vũ trụ đã nguội đến mức nó trở nên trong suốt. Vào thời điểm đó, Vũ trụ bị chi phối bởi các nguyên tử hydro tràn đầy năng lượng. Khi chúng nguội đi, hydro giải phóng các photon. Các photon từ thời điểm này được gọi là Nền vi sóng vũ trụ (CMB). CMB giống như một tia sáng lớn của thời điểm đó, được in trên nền của vũ trụ.
Dấu mốc 377.000 năm là nơi Thời kỳ đen tối bắt đầu, và nó tiếp tục cho đến khoảng 1 tỷ năm. Nó gọi là Thời kỳ đen tối vì không có ngôi sao, và dĩ nhiên, không có ánh sao. Có ánh sáng từ CMB, nhưng nó không cho chúng ta biết những gì chúng ta cần biết. May mắn thay, tất cả hydro đã làm nguội và rời CMB để các nhà thiên văn học nghiên cứu đã được thực hiện. Những hydro đó bây giờ là trung tính, nhưng chúng vẫn giải phóng photon không thường xuyên, và những photon đó được gọi là dòng spin 21 cm của hydro trung tính. Phù! Hãy hít thở.
Điều này đưa chúng ta đến nghiên cứu mới này. Có rất nhiều nghiên cứu về hydro trung tính này bởi vì nó là con đường hứa hẹn nhất để nghiên cứu những ngày đầu của Vũ trụ. Vấn đề là tín hiệu rất yếu và nó bị che khuất bởi các vật thể thiên văn sáng khác ở phía trước. Các công cụ được sử dụng để đo lường nó cũng giới thiệu các hiệu ứng có hệ thống cần phải giảm. Và đó là những gì mà nghiên cứu này thực sự là về.
Các tác giả chỉ ra rằng đây là lần đầu tiên trong một loạt các bài báo về nghiên cứu này. Việc sử dụng Mặt trăng và Dải ngân hà phản chiếu nó là một phần của hiệu chuẩn được tinh chỉnh cần thiết để thăm dò 21 cm. dòng spin của hydro, hay cái mà chúng ta sẽ gọi là ánh sáng từ hydro trung tính sớm.
Tiến sĩ McKinley và các nhà nghiên cứu khác đang sử dụng một kính viễn vọng vô tuyến được gọi là Murchison Widefield Array (MWA) nằm trong một khu vực yên tĩnh vô tuyến ở sa mạc Tây Úc. MWA là một giao thoa kế được tạo thành từ 256 cài đặt riêng biệt có diện tích 6 km vuông. Mỗi trong số 256 trang này chứa 16 máy thu riêng biệt, với toàn bộ hệ thống được liên kết với nhau.
Điều mà Tiến sĩ McKinley và nhóm của ông đang thực sự cố gắng là sử dụng MWA để đào sâu xuống qua sự sáng chói của Vũ trụ để nhìn thấy ánh sáng từ hydro trung tính trong Thời đại đen tối. Đầu tiên họ khoan xuyên qua độ sáng của Dải Ngân hà, sau đó là ánh sáng từ các thiên hà khác, sau đó là CMB. Hy vọng rằng, sau tất cả những gì đã được tính đến, thứ còn lại là ánh sáng từ hydro trung tính. Nghiên cứu này là khởi đầu cho nỗ lực cô lập ánh sáng khỏi hydro trung tính.
Chúng tôi đã đo giá trị độ sáng trung bình của Thiên hà của chúng ta tại điểm Mặt trăng xuất hiện, để cho thấy kỹ thuật này hoạt động. - Tiến sĩ McKinley, ICRAR.
Trong thử nghiệm đầu tiên này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các khả năng của Murchison Widefield Array để đo lường sự dao động trong độ sáng trung bình của bầu trời. Họ đã làm điều này bằng cách sử dụng Mặt trăng để chặn bầu trời. Trong một cuộc trao đổi email với Tạp chí Vũ trụ, Tiến sĩ McKinley đã giải thích quy trình. Vì vậy, chúng tôi sử dụng Mặt trăng để tạo ra sự biến động về giá trị trung bình bằng cách đưa nó vào tầm nhìn của chúng tôi để che khuất bầu trời. Chúng ta giả sử rằng chúng ta biết độ sáng của Mặt trăng (dựa trên nhiệt độ của nó) và do đó chúng ta có thể suy ra nhiệt độ trung bình của bầu trời.
Vấn đề là, Mặt trăng cũng là một cơ thể phản chiếu. Vũ trụ đang tồn tại với sóng vô tuyến dội lại, và Mặt trăng phản ánh một số trong số những người đó, bao gồm cả những người đến từ dải Ngân hà phải được tính toán. Như Tiến sĩ McKinley nói, nhưng Nhưng nhiệt độ của Mặt trăng không chỉ được quyết định bởi nhiệt độ của nó. Nó cũng phản ánh sóng vô tuyến bao gồm cả những sóng có nguồn gốc từ Trái đất và những sóng đến từ không gian. Đó là lý do tại sao tôi phải lập mô hình Dải Ngân hà bật khỏi Mặt trăng vào kính viễn vọng. Chúng tôi tính toán sự phản chiếu nên dựa trên mô hình Dải Ngân hà và sau đó sử dụng nó trong phân tích của chúng tôi (trừ đi độ sáng của Mặt trăng).
Hình ảnh hấp dẫn của Dải ngân hà phản chiếu trên Mặt trăng không chỉ là một bức tranh đẹp. Nó đại diện cho một loại bằng chứng về khái niệm cho các phương pháp đo lường của nhóm. Tiến sĩ Chúng tôi đã đo giá trị độ sáng trung bình của Thiên hà của chúng ta tại điểm Mặt trăng xảy ra, để cho thấy kỹ thuật này hoạt động, tiến sĩ McKinley nói với Tạp chí Vũ trụ.
Tiến sĩ McKinley và nhóm của ông chỉ mới bắt đầu những gì họ hy vọng sẽ là một dòng điều tra hiệu quả. Họ vẫn cần phải tinh chỉnh cách họ tính đến lượng phát thải tiền cảnh và hậu cảnh để cách ly lượng phát thải hydro sớm. Nhưng nếu họ có thể, thì họ sẽ mở một cửa sổ lên dòng spin 21 cm khó nắm bắt của hydro trung tính. Và nếu họ có thể quan sát điều đó, họ hy vọng sẽ trả lời một số câu hỏi cơ bản về lịch sử của Vũ trụ.
- Tài liệu nghiên cứu: Đo đo tín hiệu toàn cầu 21 cm bằng MWA-I: các phép đo được cải thiện của nền synchrotron thiên hà bằng cách sử dụng huyền bí mặt trăng
- Thông cáo báo chí của ICRAR: Moon Moon giúp tiết lộ bí mật của vũ trụ
- Wikipedia Entry: Niên đại của vũ trụ
