من الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة هارفارد قال آفي لوب انه اذا تأكدت هذه النتيجة أبعد من ذلك، سيكون لديك الوصول إلى جائزة نوبل مرتين. لأننا ليس فقط القبض على النجوم الأولى في الكون إشارة المرسلة من، ولكن أيضا وجدت دليلا غير مباشر على وجود المادة المظلمة.

لحظة الانفجار الكبير وربما كان مشرق النهائي ومذهلة، ولكن بعد الانفجار الكبير، والكون انخفضت قريبا في الظلام لفترة طويلة. في ذلك الوقت، لا نجوم أو مجرات في الكون، ومليئة الهيدروجين المحايد. على مدى السنوات الخمس المقبلة 10000000-100،000،000، والجاذبية يأخذ ببطء في مناطق كثيفة الغاز، وأدت في نهاية المطاف إلى انهيار في بعض أجزاء من الغاز تشكلت النجوم الأولى .

تظهر الملاحظات أن النجوم الأولى في الكون بعد 180 مليون سنة من الانفجار الكبير بعد أن أضاءت، وأنها ينبغي أن ننظر الأزرق الإشعاع، والأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تتفاعل مع الهيدروجين. | المصدر: N.R FULLER / NATIONAL SCIENCE FOUNDATION.

ومع ذلك، هذه النجوم الأولى تبدو فعلا مثل؟ متى وكيف ننتج؟ كيف هي تأثير التطور الكوني في المستقبل؟ والمشكلة هي أن علماء الفلك والفيزياء الفلكية ويريد كشف طويلة.

لكن، وكما حساسية التلسكوب أقل من الملاحظات المباشرة لهذه النجوم تصدر الخفيفة، لذلك علماء الفلك كانوا يحاولون العثور على أدلة غير مباشرة من وجودها.

الآن، وبعد أكثر من 12 عاما من الجهد من قبل علماء الفلك بقيادة جد بومان الفريق مع " حواف "الإذاعة الوحيد هوائي حجم الجدول لالتقاط إشارات خافتة تنبعث من هذه النجوم. هذه القياسات مذهلة يفتح نافذة جديدة لاستكشاف الكون في مراحله المبكرة. ويحسب أن هذه النجوم يجب أن تظهر بعد الانفجار الكبير حوالي 180 مليون سنة، وسيتم نشر العلماء بعد هذه النتيجة "الطبيعة" مجلة ، وخاصة أظهر سرعان ما اجتذب اهتماما واسعا نتائج هذه الدراسة أيضا، لقد حان الوقت أن نعيد التفكير في غامضة "المادة المظلمة" هو بالضبط ما يشكل.

هوائي الراديو الموجود حواف مرصد راديو مورشيسون في غرب أستراليا. | المصدر: CSIRO أستراليا

وفقا للنموذج الحالي، تكهن العلماء أن تضيء النجوم الأولى في العالم يجب أن تكون زرقاء ودورة حياة قصيرة، وسوف يكون هناك الكثير من الأشعة فوق البنفسجية. أقرب إشارة يمكن ملاحظتها منذ وقت طويل، ونحن قد صدرت في هذا فجر الكون المعروف كنوع من " إشارة امتصاص "، أي بانخفاض في الإنارة على طول موجة معينة - يحدث هذا عندما الخصائص الفيزيائية من يمر الضوء من خلال السحب وتأثير الهيدروجين أثناء الهيدروجين.

ونحن نعلم أن هذا "الاكتئاب" يجب أن تظهر في المنطقة موجات الراديو من الطيف الكهرومغناطيسي، والطول الموجي 21 سم .

ذرة الهيدروجين تحتوي على بروتون واحد وإلكترون واحد. 21 سم من السطر عند الهيدروجين البروتون التي تحتوي على - المؤلفات الإلكترون تدور (سبين) بالتوازي (العلوي) عكسي التوازي تدور عكس (انخفاض)، والمستمدة من فوتون معين تنبعث في طول موجة محددة. | المصدر: ويكيميديا كومنز

قياس تحدي

ومع ذلك، كل هم فقط فوق التوقعات النظرية. في الممارسة العملية، يتم التقاط مثل هذه إشارة صعبة للغاية. لأنه يتداخل مع العديد من الإشارات الأخرى في هذه المنطقة الطيفية، في حين أن موجات الراديو المنبعثة من الأحداث الأخرى أو المجرات الراديوية FM هي أقوى بكثير من ذلك. وكانت لجنة التحقيق قادرة على النجاح ويرجع ذلك جزئيا بفضل جهاز استقبال حساس وهوائي صغير المستخدمة في التجربة، مما يجعل من الاسهل للباحثين لتغطية مساحة كبيرة من السماء.

من أجل التأكد من أن أي تراجع في السطوع وجدوا هم من بدايات الكون، النجوم، يحتاج الباحثون إلى تأثير دوبلر للكشف عن: لأن الكون هو توسيع والمجرات تتحرك بعيدا كل منا، وبالتالي امتدت الطول الموجي للضوء (المحمر)، وهذا هو والفلكيين وكثيرا ما يقول " الانزياح نحو الأحمر ".

السماح الانزياح نحو الأحمر لنا أن نعرف مدى سحابة الغاز معينة من الأرض، والسماح لنا أن نعرف أي ضوء ينبعث من متى. في هذه الحالة، يتوقع أي انخفاض في الإنارة في 21 سم في الطول الموجي للتجسيد إظهار الحركة والموقف من الغاز. وقد تم قياس سطوع علماء الفلك خلال فترة من التراجع في الزمن الكوني وجدت أن معظم الحالات المأساوية وقعت حوالي 180 مليون سنة بعد ولادة الكون. هذا هو الضوء من النجوم الأولى.

عظيم "الاكتئاب" هو مبين في الشكل هو نتيجة مباشرة لأحدث البحوث في، فإنه يدل على أنه عندما كان عمر الكون بين 1،8-2600000000 سنوات، 21 سم إشارة كبيرة من الإشعاع. هذا يدل على أن الكون مفتوح للنجوم والمجرات الأولى. | المصدر: .. J.D بومان وآخرون، الطبيعة، 555، L67 (2018)

المادة المظلمة الغموض

القصة لم تنتهي عند هذا الحد. فوجئ الفلكيون أن نجد أن اتساع إشارة أعلى بكثير من المتوقع ضعفي. وهذا يعني أن من المتوقع أن تكون درجات الحرارة أقل بكثير الهيدروجين من إشعاع الخلفية.

ونشرت هذه النتائج في ورقة أخرى في مجلة "الطبيعة" في ، مما تسبب في قلق كبير لعلماء الفيزياء النظرية. لأن على أساس الفيزياء التكهن بأن الكون خلال هذه الفترة، والغاز للتدفئة هو مهمة سهلة، ولكن يجب أن يكون من الصعب لتبرد. ويرى المؤلف أن تفسير هذه الإشارات، فمن الضروري أن يكون هناك فائض من المنتجات التبريد، وبالتالي الغاز يجب أن تتفاعل مع بعض المواد درجة حرارة أقل ، بداية الكون الشيء برودة الوحيدة من هذا الغاز فقط المادة المظلمة . الآن، يجب أن المنظرين قرارا بشأن ما إذا كان سيمدد النموذج القياسي من الفيزياء علم الكونيات والجسيمات لشرح هذا التأثير.

ونحن نعلم أن خمس مرات في المائة الأمر أكثر مظلمة من المادة العادية، لكننا ما زلنا لا نعرف ما جعل الظلام مسألة. من بين العديد من المرشحين للجسيمات المادة المظلمة بين الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (اهن) هو الأكثر شعبية.

ومع ذلك، يشير هذا البحث الجديد أنه، ونوعية من جزيئات المادة المظلمة ليست الكثير من وزنه (البروتونات والنيوترونات تشكل معا النواة) من البروتون. هذا هو أقل بكثير من توقعاتنا للجودة اهن. كما أظهرت النتائج أن المادة المظلمة هي أكثر برودة مما كان متوقعا، ويفتح إمكانية "21 سم علم الكونيات" كسلاح جديد في البحث عن المادة المظلمة. عن طريق زيادة حساسية المتلقي، والحد من تدخل الأرض الراديو، لا يمكننا مواصلة الكشف عن المزيد من التفاصيل المرتبطة المادة المظلمة. قد تكون قادرة على وضع تداخل تشغيل فئة ليتم تنفيذها على الجانب المظلم من القمر، مع التقدم في تكنولوجيا الكشف، ونحن قد كشف حتى سرعة حركة المادة المظلمة.

الكوني زمني التطور، في الوقت الذي النجوم الأولى على ما يبدو مصممة على < 180 مليون سنة. | المصدر: NATIONAL SCIENCE FOUNDATION

هذا هو في أستراليا وجنوب أفريقيا الجيل المقبل من تلسكوب لاسلكي العملاقة أو تداخل مجموعة (مربع SKA- كيلومترات مجموعة الراديو) من علم الفلك الراديوي، وغيرها من التجارب المتطورة مخصصة لدراسة فجر الكونية، بل هو نقطة مثالية في الوقت المناسب .

مما يسمح للعلماء لتوليد الإثارة لحظة قد حان.

ترجمة: Zwicky

المصدر المرجعي:

https://theconversation.com/experiment-picks-up-light-from-the-first-stars-and-it-may-change-our-understanding-of-dark-matter-92615