Как телескоп SKA увидит первые сигналы из ранней Вселенной

Ученые заглянули в самое начало времен — туда, где еще только загорались первые звезды. Пока телескоп SKA-Low готовится к работе, его «глаза» уже начали тренироваться в цифровом космосе.

Это неподвижное изображение показывает временную линию, идущую от Большого взрыва справа к настоящему слева. В середине — период реионизации, когда первоначальные пузырьки вызвали Космический рассвет

Источник: NASA

На сервере препринтов arXiv опубликована работа, в которой представлена компьютерная симуляция будущих наблюдений радиотелескопа SKA-Low. Этот проект поможет ученым приблизиться к решению одной из самых амбициозных задач современной астрономии — прямому обнаружению следов Космического рассвета и Эпохи реионизации.

Космический рассвет — это эпоха, наступившая спустя примерно 200−600 миллионов лет после Большого взрыва. Тогда начали зажигаться первые звезды. До этого момента Вселенная пребывала в «темных веках», полностью заполненная холодным нейтральным водородом и лишенная источников света. С появлением звезд водород начал испускать радиосигнал длиной волны 21 см. Расширяющаяся Вселенная «растянула» его, и теперь эти сигналы можно уловить с помощью радиотелескопов.

Так выглядит радиотелескоп — устройство для приема радиоволн из космоса, с помощью которого ученые изучают раннюю Вселенную

Источник: SKA-Low

Позже наступила Эпоха реионизации — период, когда ультрафиолетовое излучение от звезд ионизировало водород, формируя гигантские пузыри заряженных частиц. Это событие стало важной вехой в эволюции космоса и положило конец «темной» фазе его истории.

Сигналы из тех времен крайне слабы. Они в тысячи раз менее заметны, чем фоновые помехи от нашей галактики. Чтобы отличить их, требуется высокая чувствительность и глубокое время интеграции. Именно для этого команда Анны Боналди из обсерватории SKA (Джодрелл-Бэнк, Великобритания) и создала реалистичную модель, учитывающую реальные источники радиошума и возможные технические ошибки.

Симуляция включает широкий диапазон объектов: от ярчайших радиогалактик до чрезвычайно тусклых источников, в миллион раз слабее. В расчет также вошло радиоизлучение Млечного Пути и детализированная структура межзвездной среды.

Это моделирование помогает подготовиться к работе нового поколения радиотелескопов и станет ключом к разгадке тайн первых звезд и галактик. В будущем такие наблюдения откроют новые горизонты в понимании формирования Вселенной и ее ранних этапов развития

Источник: Unsplash

SKA-Low, как ожидается, станет самым чувствительным низкочастотным радиотелескопом в истории. Он позволит «увидеть» формирование первых звезд и галактик, а также составить карту распределения водорода до, во время и после реионизации. Новая симуляция станет критически важной основой для подготовки к этим наблюдениям и разработки алгоритмов выделения слабых сигналов на фоне мощных помех.

Если вас интересуют ключевые фигуры в развитии космологии и их роль в понимании далекого космоса, то стоит вспомнить про ученых, которые изменили представления о Вселенной. Ранее Наука Mail рассказала о выдающемся астрономе, чьи открытия помогли заглянуть в самые глубокие тайны космоса и понять скорость расширения Вселенной.