إعلان

دراسة الكون المبكر: تجربة REACH لاكتشاف خط بعيد المنال يبلغ طوله 21 سم من الهيدروجين الكوني 

توفر مراقبة إشارات الراديو التي يبلغ قطرها 26 سم ، والتي تشكلت بسبب الانتقال فائق الدقة للهيدروجين الكوني ، أداة بديلة لدراسة الكون المبكر. أما بالنسبة للحقبة المحايدة من الكون الرضيع عندما لم ينبعث منها ضوء ، فربما تكون خطوط 26 سم مجرد نافذة. ومع ذلك ، فإن هذه الإشارات الراديوية ذات الانزياح الأحمر المنبعثة من الهيدروجين الكوني في بدايات الكون ضعيفة للغاية وكانت بعيدة المنال حتى الآن. في عام 2018 ، أبلغت تجربة EDGE عن اكتشاف إشارات بحجم 26 سم ولكن لا يمكن تأكيد النتائج بشكل مستقل. كانت القضية الرئيسية هي الأجهزة المنهجية والتلوث بالإشارات الأخرى من السماء. تهدف تجربة REACH إلى استخدام منهجية فريدة للتغلب على عنق الزجاجة. من المأمول أن تتمكن مجموعة البحث هذه بشكل موثوق من اكتشاف هذه الإشارات المراوغة في المستقبل القريب. إذا نجحت تجربة REACH ، فقد تجلب "علم الفلك الراديوي 26 سم" إلى المقدمة في دراسة الكون المبكر وتساعدنا كثيرًا في كشف ألغاز الكون المبكر. 

عندما يتعلق الأمر بدراسة الكون المبكر ، فإن اسم تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) الذي تم إطلاقه مؤخرًا يظهر في أذهاننا. JWST ، وهو خليفة تلسكوب هابل الناجح بشكل كبير ، هو مرصد فضائي يعمل بالأشعة تحت الحمراء مجهز لالتقاط الإشارات الضوئية / الأشعة تحت الحمراء من النجوم والمجرات المبكرة التي تشكلت في الكون بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم1. ومع ذلك ، فإن JWST لديها بعض القيود فيما يتعلق بالتقاط الإشارات من الحقبة المحايدة للكون المبكر.  

الجدول: فترات في تاريخ الكون منذ الانفجار العظيم  

(المصدر: فلسفة علم الكونيات - خلفية 21 سم. متوفر في http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/images/21-cm-background.jpg)  

حتى 380 ألف سنة بعد الانفجار العظيم ، كان الكون مليئًا بالغاز المؤين وكان معتمًا تمامًا. بين 380 إلى 400 مليون سنة ، أصبح الكون محايدًا وشفافًا. بدأت حقبة إعادة التأين بعد هذه المرحلة التي بدأت بـ400 مليون بعد الانفجار العظيم.  

خلال الحقبة المحايدة للكون المبكر ، عندما كان الكون ممتلئًا بالغازات المحايدة وكان شفافًا ، لم تنبعث أي إشارة ضوئية (ومن ثم تسمى العصر المظلم). المواد الموحدة لا ينبعث منها ضوء. يشكل هذا تحديًا في دراسة الكون المبكر للعصر المحايد. ومع ذلك ، فإن إشعاع الميكروويف البالغ طوله 21 سم (الموافق 1420 ميجاهرتز) المنبعث من الهيدروجين الكوني البارد والمحايد خلال هذه الحقبة نتيجة للانتقال فائق الدقة (من الدوران المتوازي إلى الدوران المضاد المتوازي الأكثر استقرارًا) يوفر فرصًا للباحثين. سوف يتحول إشعاع الميكروويف البالغ 21 سم إلى اللون الأحمر عند الوصول إلى الأرض وسيتم ملاحظته من 200 ميجا هرتز إلى 10 ميجا هرتز كموجات راديو2,3.  

21 سم علم الفلك الراديوي: توفر مراقبة إشارات الهيدروجين الكونية التي يبلغ قطرها 21 سنتيمتراً طريقة بديلة لدراسة الكون المبكر وخاصة مرحلة العصر المحايد التي كانت خالية من أي انبعاث ضوئي. يمكن أن يخبرنا هذا أيضًا عن الفيزياء الجديدة مثل توزيع المادة بمرور الوقت ، والطاقة المظلمة ، والمادة المظلمة ، وكتل النيوترينو ، والتضخم.2.  

ومع ذلك ، فإن الإشارات التي يبلغ قطرها 21 سم المنبعثة من الهيدروجين الكوني أثناء مرحلة الكون المبكرة بعيدة المنال. من المتوقع أن يكون ضعيفًا للغاية (أضعف بحوالي مائة ألف مرة من إشارات الراديو الأخرى المنبثقة من السماء أيضًا). نتيجة لذلك ، لا يزال هذا النهج في مهده.  

في عام 2018 ، أبلغ الباحثون عن اكتشاف مثل هذه الإشارة الراديوية بتردد 78 ميجاهرتز والتي كان ملفها الشخصي متوافقًا إلى حد كبير مع التوقعات للإشارة التي يبلغ قطرها 21 سنتيمترًا المنبعثة من الهيدروجين الكوني البدائي.4. لكن هذا الكشف عن إشارة الراديو الأولية التي يبلغ قطرها 21 سم لا يمكن تأكيدها بشكل مستقل ، وبالتالي لا يمكن إثبات موثوقية التجربة حتى الآن. يبدو أن المشكلة الرئيسية هي التلوث بإشارات الراديو الأمامية.  

آخر إنجاز هو تقرير التجربة الراديوية لتحليل الهيدروجين الكوني (REACH) في 21 يوليو 2022. ستستخدم REACH نهجًا تجريبيًا جديدًا للكشف عن هذه الإشارات الراديوية الكونية الضعيفة والمراوغة وبالتالي تقدم أملًا جديدًا لتأكيد الإشارات الكونية التي يبلغ قطرها 21 سم.  

التجربة الراديوية لتحليل الهيدروجين الكوني (REACH) هي تجربة يبلغ متوسطها السماء 21 سم. يهدف هذا إلى تحسين الملاحظات من خلال إدارة المشكلات التي تواجهها الأدوات المتعلقة بالإشارات المنهجية المتبقية في البيانات. يركز على الكشف عن النظاميات وشرحها بشكل مشترك مع المقدمات والإشارة الكونية باستخدام إحصائيات بايز. تتضمن التجربة ملاحظات متزامنة مع هوائيين مختلفين ، ونظام النطاق العريض للغاية (نطاق الانزياح الأحمر حوالي 7.5 إلى 28) ومعاير المستقبل على أساس القياسات الميدانية.  

يعتبر هذا التطور مهمًا نظرًا لقدرته على أن يكون أحد أفضل الأدوات (وفعال من حيث التكلفة أيضًا مقابل المراصد الفضائية مثل جيمس ويب) لدراسة الكون المبكر بالإضافة إلى إمكانية الدخول في فيزياء أساسية جديدة.  

*** 

المراجع:  

  1. براساد يو ، 2021 ، تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST): أول مرصد فضائي مخصص لدراسة الكون المبكر. العلمية الأوروبية. تم النشر في 6 نوفمبر 2021. متاح في http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/james-webb-space-telescope-jwst-the-first-space-observatory-dedicated-to-the-study-of-early-universe/ 
  1. Pritchard JA and Loeb A. ، 2012. علم الكونيات 21 سم في القرن الحادي والعشرين. تقارير عن التقدم في الفيزياء 21 75. متاح في https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/75/8/086901. الطباعة المسبقة في arXiv متاح في https://arxiv.org/abs/1109.6012  نسخة PDF  https://arxiv.org/pdf/1109.6012.pdf 
  1. جامعة أكسفورد. فلسفة علم الكونيات - خلفية 21 سم. متوفر عند http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/21cm-background.html 
  1. بومان ، ج. ، روجرز ، أ ، مونسالف ، آر وآخرون. ملف تعريف امتصاص متمركز عند 78 ميغا هرتز في الطيف المتوسط ​​السماء. Nature 555 ، 67-70 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25792 
  1. de Lera Acedo، E.، de Villiers، DIL، Razavi-Ghods، N. et al. مقياس إشعاع REACH لاكتشاف إشارة الهيدروجين 21 سم من الانزياح الأحمر z ≈ 7.5–28. نات أسترون (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01709-9  
  1. Eloy de Lera Acedo 2022. الكشف عن ألغاز الكون الرضيع باستخدام مقياس إشعاع REACH. متاح على الإنترنت على  https://astronomycommunity.nature.com/posts/u 

*** 

اوميش براساد
اوميش براساد
صحفي علمي | محرر مؤسس لمجلة Scientific European

اشترك في نشرتنا الإخبارية

ليتم تحديثه بأحدث الأخبار والعروض والإعلانات الخاصة.

معظم المواد شعبية

E ‐ وشم لمراقبة ضغط الدم بشكل مستمر

صمم العلماء جهازًا جديدًا مغلفًا بالصدر ، نحيف للغاية ، بنسبة 100 في المائة ...

خطة احتواء COVID-19: التباعد الاجتماعي مقابل الاحتواء الاجتماعي

مخطط الاحتواء القائم على "الحجر الصحي" أو "التباعد الاجتماعي" ...

تزايد دماغ إنسان نياندرتال في المختبر

يمكن أن تكشف دراسة دماغ الإنسان البدائي عن التعديلات الجينية التي ...
- الإعلانات -
94,678مراوحاعجاب
47,718المتابعينتابعني:
1,772المتابعينتابعني:
30عدد المشتركيناشتراك