ずっと前に、最初の星が生き返る何百万年も前に、宇宙全体が暗闇の海でした。
ビッグバンから約40万年に始まり、数億年も続くこのいわゆる宇宙の暗黒時代は、空の空間が本当に空であった最後の時を示しました。惑星も、太陽も、銀河も、生命もありません-ビッグバンによって鍛造された水素原子の霧だけが暗闇の中をスロッシングしました。
今日、世界中の望遠鏡は、暗黒時代が終わり、最初の銀河が形成された瞬間を特定するために、その主要な水素（中性水素として知られている）を垣間見ようとしています。それらの古代の原子はとらえどころのないままですが、オーストラリアの奥地の研究者のチームはこれまでになくそれらを見つけることに近づいているかもしれません。
プレプリントデータベースarXivに公開され、まもなくAstrophysical Journalに掲載される新しい研究によると、天文学者は、Murchison Widefield Array（MWA）電波望遠鏡を使用して、中性水素のシグネチャ波長を求めて宇宙の過去を深く調べました。彼らは探していたものを見つけられませんでした-しかし、望遠鏡の最近更新されたアレイの新しい設定を使用して、チームは中性水素の信号強度のこれまでの最低限を決定しました。
ブラウン大学の物理学の助教授である研究の共著者であるジョナサンポーバー氏は、「中性水素信号が論文で設定した限界よりも強い場合、望遠鏡がそれを検出したと確信して言える」と述べた。ロードアイランド。これは、これらの古代分子の探索がまだ続いていることを意味し、現在、研究者たちは中性水素の足跡が予想よりもさらに暗いことを知っています。
最初の原子
初期の宇宙を走るエネルギーは非常に強かったため、すべての原子が電子を引き裂き、正の電荷を与えました。これらの原子の最初のものは、正に帯電した水素イオンでした。何十万年もの間、宇宙は冷却され、これらの水素イオンが電子を取り戻すのに十分なほど膨張し、再び中性になった。これらの中性水素原子は、宇宙の暗黒時代の主要な特徴であると考えられています。 （最終的に、それらが十分に凝集して最初の星を形成すると、原子はそれらの星から放射されたエネルギーによって再び再イオン化されます。）
科学者は中性水素が21センチメートルの波長で放射線を放出することを知っています。しかし、過去120億年にわたって宇宙が拡大しているため、これらの波長も広がっています。新しい研究の著者は、中性水素の波長が約2メートルに伸びていると推定しました-これは、彼らがMWAを使用するために空を検索した信号です。
問題は、同じ波長で放射する多くの光源（人工と天体の両方）があることです。
「これらすべての他のソースは、私たちが検出しようとしている信号よりも桁違いに強い」とポーバー氏は語った。 「望遠鏡の上をたまたま通過している飛行機から反射されたFMラジオ信号でさえ、データを汚染するのに十分です。」
そのため、ポーバーと彼の同僚は、観察からこれらの汚染物質を特定して取り除くための一連の方程式を書きました。空の1,200以上の電波のスナップショットを撮った後、研究者たちは、発見した2メートルの放出の痕跡はすべて、探していた中性水素以外の場所からのものであると判断しました。
貴重な原子信号は未発見のままですが、新しい研究は、中性水素の将来の検索がどのようになるかを絞り込むことに成功しています。研究者によると、これらの結果は、MWAの実験がこの道を正しい方向に進んでいることを強く裏付けています。さらなる研究により、宇宙の暗黒時代の最後の遺物がすぐに明らかになる可能性があります。
