Ένας μικροσκοπικός δορυφόρος θα στήσει αυτί από την αθέατη πλευρά της Σελήνης για να «κρυφακούσει» ψιθύρους από το πρώιμο σύμπαν
H ραδιοαστρονομία των 21 εκατοστών μπορεί να «δει» την χρονική περίοδο των σκοτεινών εποχών του σύμπαντος, που πιθανόν να κρύβει μυστικά για την σκοτεινή ύλη, τον πληθωρισμό, αλλά και την θεωρία των χορδών.Ο δορυφόρος CosmoCube, με μέγεθος περίπου όσο μια μικρή βαλίτσα, θα μπορούσε να συνεισφέρει στην απάντηση ενός από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της κοσμολογίας:
Τι συνέβη στα περίπου 150 εκατομμύρια χρόνια των κοσμικών «σκοτεινών εποχών» πριν δημιουργηθούν τα πρώτα άστρα του σύμπαντος;
Ο δορυφόρος θα χρησιμοποιεί την αθέατη πλευρά της Σελήνης ως «ασπίδα», έτσι ώστε να αποκόπτεται όλος ο προερχόμενος θόρυβος από την Γη, για να μπορεί να ακούσει τον αμυδρό ψίθυρο από το πολύ πρώιμο σύμπαν. Αυτός ο ψίθυρος, γνωστός ως η γραμμή των 21 εκατοστών, είναι ένα σήμα που εκπέμφθηκε από άτομα υδρογόνου την περίοδο μεταξύ του απόηχου της Μεγάλης Έκρηξης και της Κοσμικής Αυγής, όταν η πυρηνική σύντηξη «άναψε» τα πρώτα άστρα. Κανείς δεν έχει καταφέρει να παρατηρήσει άμεσα αυτή την εποχή μέχρι σήμερα.
Το υδρογόνο είναι το στοιχείο με την μεγαλύτερη αφθονία στο σύμπαν. Είναι γνωστό πως το υδρογόνο εκπέμπει ραδιοκύματα μήκους κύματος 21 cm (1420 ΜHz).
Το ενδιαφέρον με τα φωτόνια μήκους κύματος 21 cm που εκπέμπει το υδρογόνο είναι ότι μπορούν να δώσουν πληροφορίες για την κατανομή του υδρογόνου σε διαφορετικές εποχές, πολύ πριν ακόμα σχηματιστούν τα άστρα και οι γαλαξίες. Αρκεί να πάρουμε υπόψιν την επιμήκυνση των ραδιοκυμάτων (μετατόπιση προς το ερυθρό) εξαιτίας της διαστολής του σύμπαντος. Το μήκος κύματος με το οποίο ανιχνεύονται στη Γη αποκαλύπτει την απόσταση από την οποία ήρθαν, συνεπώς και την ηλικία τους. Για παράδειγμα, φωτόνια με μήκος κύματος 10×21=210cm, εκπέμφθηκαν από άτομα υδρογόνου όταν το σύμπαν είχε ηλικία 1,4 δισεκατομμύρια χρόνια(*), δεδομένου ότι η ηλικία του σύμπαντος είναι σήμερα περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια. Η τεχνική αυτή ονομάζεται τομογραφία των 21 εκατοστών και πλέον αποτελεί σημαντικό εργαλείο της κοσμολογίας.
Ο εντοπισμός αυτού του αμυδρού σήματος, που παρήχθη πριν από 13,5 δισεκατομμύρια χρόνια, είναι εξαιρετικά δύσκολος με τα επίγεια τηλεσκόπια. Η ιονόσφαιρα της Γης μπλοκάρει τις απαιτούμενες, εξαιρετικά χαμηλές συχνότητες παρατήρησης (μεταξύ 10 και 50 MHz), ενώ οι παρεμβολές από τα ραδιόφωνα FM, τους δορυφόρους και τις τηλεπικοινωνίες καλύπτουν εντελώς το σήμα. Γι’ αυτόν ακριβώς τον λόγο, η αθέατη πλευρά της Σελήνης αποτελεί τη μοναδική επιλογή, λειτουργώντας ως μια τέλεια «ασπίδα απομόνωσης». Καθώς ο δορυφόρος CosmoCube θα βρίσκεται σε τροχιά γύρω της, θα προστατεύεται από τον θόρυβο της Γης για περίπου 40 λεπτά σε κάθε δίωρη τροχιά του. Δεν υπάρχει άλλο μέρος όπου μπορεί να εξασφαλιστεί τέτοια διαστημική σιωπή, ανοίγοντας πλέον ένα καθαρό παράθυρο στο αρχέγονο σύμπαν.
Στην διάρκεια μιας διετούς αποστολής, θα συγκεντρώσει 1000 ώρες δεδομένων για μία από τις τελευταίες ανεξερεύνητες περιόδους του σύμπαντος, βοηθώντας μας να κατανοήσουμε πώς το σύμπαν μεταβλήθηκε από σκοτεινό και άδειο από άστρα, αλλά γεμάτο από ουδέτερο υδρογόνο, στην πολυπλοκότητα που βλέπουμε σήμερα.
Η μελέτη των φωτονίων μήκους κύματος 21 cm από το υδρογόνο θα δώσει απαντήσεις για την περίοδο της σκοτεινής εποχής του σύμπαντος, για το πώς άρχισαν να σχηματίζονται τα πρώτα αστρικά αντικείμενα και την συμπεριφορά της μεσοαστρικής ύλης, αλλά και τον πιθανό ρόλο της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης. Από την μελέτη των δομών της αστρονομίας των 21 cm, θα μπορούσε επίσης να επιβεβαιωθεί ή να απορριφθεί κάποιο πληθωριστικό μοντέλο, ή να προκύψουν ενδείξεις ύπαρξης κοσμικών χορδών.
Ο δορυφόρος θα ξεδιπλώσει μια μεγάλη και ελαφριά ραδιοκεραία, αρκετά ευαίσθητη ώστε να ανιχνεύσει το σήμα των 21 εκατοστών από τα άτομα υδρογόνου στο αρχέγονο σύμπαν, όταν θα βρίσκεται στην αθέατη πλευρά της ΣελήνηςΗ αποστολή θα χρηματοδοτηθεί από τη Βρετανική Διαστημική Υπηρεσία και οι ερευνητές ελπίζουν ότι το CosmoCube μπορεί να εκτοξευτεί μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια. Λεπτομέρειες έχουν δημοσιευτεί στο επιστημονικό περιοδικό Nature Astronomy. Σύμφωνα με τους ερευνητές, πέρα από την επιστήμη, αυτό που κάνει την εν λόγω αποστολή μοναδική είναι ότι μπορεί να διερευνήσει τις αρχέγονες εποχές του σύμπαντος που προσεγγίζονται πολύ δύσκολα, αλλά με ένα σχετικά χαμηλό οικονομικό κόστος.
πηγές:
1. Tiny satellite will use the dark side of the Moon to eavesdrop on whispers from the early universe – https://www.cam.ac.uk/research/news/tiny-satellite-will-use-the-dark-side-of-the-moon-to-eavesdrop-on-whispers-from-the-early-universe
2. Κοσμολογία με ραδιοκύματα μήκους κύματος 21cm – https://physicsgg.me/2016/01/15
(*) Πρόκειται για μια πολύ χοντρική εκτίμηση. Στην πραγματικότητα η εκπομπή έγινε όταν το σύμπαν είχε ηλικία περίπου 500 εκατομμυρίων ετών.
Πηγή https://physicsgg.me/
tinanantsou.blogspot.gr
