Czasami łatwo jest być astronomem. Kiedy cel niebiański jest czymś prostym i jasnym, gra może być dość prosta: skieruj swój teleskop na rzecz i poczekaj, aż wszystkie soczyste fotony wleją się.
Ale czasami bycie astronomem jest trudne, na przykład gdy próbujesz badać pierwsze gwiazdy pojawiające się we wszechświecie. Są o wiele za daleko i zbyt słabo, aby widzieć bezpośrednio teleskopami (nawet bardzo rozzłoszczony Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba będzie w stanie zobaczyć tylko pierwsze galaktyki, nagromadzenie światła z setek miliardów gwiazd). Do tej pory nie mamy żadnych obserwacji pierwszych gwiazd, co jest dużym hitem.
Astronomowie angażują się w trochę kosmicznego peek-a-boo.
Zanim powstały pierwsze gwiazdy (dokładna data jest niepewna, ponieważ jeszcze jej nie obserwowaliśmy, ale podejrzewamy, że stało się to około 13 miliardów lat temu), wszechświat składał się prawie całkowicie z czystego, niefałszowanego neutralnego wodoru: pojedyncze elektrony związane z pojedyncze protony w idealnej harmonii.
Ale wtedy pojawiły się pierwsze gwiazdy i wylały promieniowanie o wysokiej energii w kosmos, zalewając wszechświat obfitymi promieniami X i gamma. To intensywne promieniowanie rozerwało obojętny wodór, przekształcając go w cienką, ale gorącą plazmę, którą widzimy we współczesnym wszechświecie. Proces ten, znany jako Epoka Reionizacji, rozpoczął się od małych łatek, które ostatecznie urosły w kosmos, jak wiązka dziwnych bąbelków.
Wszystko to jest fascynujące, ale jak astronomowie mogą faktycznie wykryć ten proces? Mogą to zrobić dzięki małej sztuczce neutralnego wodoru: emituje promieniowanie z bardzo określoną częstotliwością, 1420 MHz, co odpowiada długości fali 21 centymetrów. Zanim pojawiły się pierwsze gwiazdy, neutralny gaz wypompował to 21 cm promieniowanie z wiadra, a sygnał stopniowo zmniejszał się, gdy wszechświat stał się plazmą.
Brzmi jak plan, z wyjątkiem: a) tego sygnału jest niewiarygodnie słaby, oraz b) bajillion innych rzeczy we wszechświecie emituje promieniowanie o podobnych częstotliwościach, w tym nasze radia na Ziemi.
Wyplątanie irytującego hałasu pochodzącego z soczystego sygnału kosmologicznego wymaga ogromnej ilości danych i przesiewania przez astronomiczny stóg siana dla igły 21 cm. Obecnie nie mamy możliwości wykrycia - które będą musiały poczekać na radioteleskopy nowej generacji, takie jak tablica Kilometrów kwadratowych - ale obecne obserwatoria takie jak Murchison Widefield Array w Australii Zachodniej kładą wszelkie niezbędne fundamenty.
Łącznie z dostarczeniem 200 TB danych w pierwszym przejściu, które jest obecnie analizowane przez niektóre z najpotężniejszych superkomputerów na świecie.
