Az elfeledett sötét kor nyomai
Az univerzum nagyjából 13,8 milliárd évvel ezelőtt forró és sűrű állapotban indult útjára, majd gyorsan hűlt, ahogy tágult. Körülbelül 400 000 évvel később a hőmérséklet már elég alacsony lett ahhoz, hogy a protonok és elektronok semleges hidrogénatomokká rendeződjenek. Ezt követően a világegyetem fénytelenségbe süllyedt: a kozmikus sötét korban mindent hidrogénköd fedett el. Csak sok százmillió éves lappangás után indult meg az első galaxisok és óriáscsillagok keletkezése, amelyek intenzív ultraibolya fényükkel fokozatosan eloszlatták a ködöt egy úgynevezett reionizációs korszakban.
Mi történt, amikor a sötétség feloszlott?
Bár ezt a korszakot közvetlenül nem lehet megfigyelni – az akkori csillagok túl halványak, rövid életűek és túl messze vannak –, a kutatók rádiós nyomokat keresnek az ősi hidrogéngázban. Egy hidrogénatom parányi energiaszint-váltásakor 21 cm hullámhosszú, azaz 1,42 gigahertzes fotonok keletkeznek vagy nyelődnek el. Ezeknek a rádiósugárzásoknak az elemzése révén feltérképezhető, mikor és hogyan változott meg a köztes, galaxisok közti gáz – így derül fény arra, hogyan kezdte átalakítani a világegyetemet az első csillagok és fekete lyukak aktivitása.
A Murchison Widefield Array tíz évnyi adatait elemezve a kutatócsoport megtisztította a felvételt a Tejútrendszer, a közeli galaxisok és a földi légkör zajától, hogy kirajzolódjon a valódi „rádió-suttogás” az univerzum hajnalából.
Meggátolták a jéghideg múlt teóriáját
A csapat a leghidegebb, legritkásabb égterületekre koncentrált, és rendkívül tiszta rádiójelet állított elő. Bár az ősi univerzumra vonatkozó elméletek szerint a gázfoltoknak extrém hidegnek kellett volna maradniuk az első galaxisrobbanásig, a mért adatok nem mutatták a „fagyos kezdet” egyértelmű nyomát – vagyis a gáz már ekkor melegebb volt, mint korábban hitték. Ez arra utal, hogy a reionizáció kezdetén nem volt extrém hideg a világegyetem, így a kozmikus első fűtők szerepét valószínűleg az első fekete lyukakból kiáramló röntgensugárzás és elhaló óriáscsillagok töltötték be.
Új esély a múlt felderítésére
Az alkalmazott statisztikai adattisztítási technika példaértékű eredményt hozott: minden eddiginél tisztább rádiótérképet rajzolt fel az univerzum fiatal koráról, és szigorú határokat szabott a 21 centiméteres jel kimutathatóságának. Külön figyelmet érdemel, hogy ez a módszer megalapozza a következő generációs Square Kilometre Array (SKA) rádiótávcső munkáját is. Várhatóan ez a műszer, amely most épül Ausztráliában és Dél-Afrikában, végre ténylegesen is kimutatja majd az ősi rádiójeleket.
Mindezt figyelembe véve, az univerzum hajnalának pontosabb feltérképezése csupán néhány óra új, érzékeny méréstől függ – talán már nem sokáig marad rejtély, hogyan is hunyta le szemét a világegyetem közvetlenül a csillagok születése előtt.
