NASA zondas aptiko neįprastai „garsų“ kosminį radijo triukšmą

Paslaptingas labai stipraus radijo triukšmo fonas sklinda kosmose, trukdydamas astronomams aptikti pirmųjų žvaigždžių šilumą. ©NASA/ARCADE/Roen Kelly

Klausytis ankstyvosios visatos „balso“ ir jį interpretuoti tapo dar sudėtingiau – NASA Goddard kosminių skrydžių centro mokslininko Alano Koguto vadovaujama tyrinėtojų komanda šią savaitę paskelbė aptikę kosminį radijo triukšmą, kuris yra apie 6 kartus stipresnis nei buvo tikimasi.

Atradimą pavyko padaryti naudojantis balionu nešamu zondu ARCADE (Absolute Radiometer for Cosmology, Astrophysics, and Diffuse Emission). Jis buvo paleistas 2006 metų liepą iš NASA Kolumbijos mokslinio balionų centro (Columbia Scientific Balloon Facility), ir pakilo į maždaug 36000 metrų aukštį – čia atmosfera tampa tokia reta, kad beveik prilygsta kosminės erdvės vakuumui.

ARCADE misija buvo pirmosios žvaigždžių kartos skleidžiamos šilumos paieška. Vietoj to jis atrado kosminį galvosūkį. „Visata išties mums užminė mįslę, – sako Kogutas. – Vietoj mūsų planuoto aptikti silpno signalo čia radome griausmingą triukšmą, šešis kartus stipresnį nei bet kuri ankstesnė prognozė.“ Versijas, kad signalą sukėlė pirmykštės žvaigždės ar bet kokie kiti žinomi radijo spinduliuotės objektai, įskaitant mūsų pačių galaktikos pakraščiuose esančius kosminių dujų telkinius, teko atmesti. Šio kosminio radijo fono šaltinis kol kas lieka paslaptis.

Visatoje radijo bangas skleidžia daugybė objektų. Pirmasis radijo triukšmą aptiko amerikietis fizikas Karlas Jansky 1931 metais – jį skleidė mūsų pačių Paukščių Tako galaktika. Panašias emisijas skleidžia ir kitos galaktikos.

ARCADE apžvelgė maždaug 7 procentus mūsų matomo dangaus skliauto. Tirtas regionas nuspalvintas šiame dangaus radijo spinduliuotės žemėlapyje. Mūsų galaktikos – Paukščių Tako – plokštuma eina per vidurį.
©NASA/ARCADE

Kaip pastebi tyrinėtojų komandos narys Dale'as Fixsenas iš Merilendo College Park universiteto, problema slypi tame, kad kosmose paprasčiausiai yra per mažai radijo galaktikų, kad jos galėtų sukelti tokį triukšmą, kokį aptiko ARCADE. „Jums tektų sukimšti jas į visatą tarsi sardines. Tarp gretimų galaktikų neliktų tuščios vietos“, –sako mokslininkas.

Ankstyviausių žvaigždžių generuojamas signalas, kuriam aptikti ir buvo inicijuotas visas šis projektas, išlieka paslėptas tarp naujai detektuoto radijo fono. Šis triukšmas komplikuoja pastangas aptikti pačias pirmąsias žvaigždes, kurios kaip manoma susiformavo maždaug prieš 13 milijardų metų – kosminiais mastais šnekant, netrukus po kosminio Didžiojo Sprogimo. Nepaisant tokio didelio laiko tarpo, šis kosminis trikdis gali suteikti svarbių užuominų į tai, kaip formavosi galaktikos kai visata buvo daugiau nei dvigubai jaunesnė nei dabar. Jo šaltinio suvokimas leistų suprasti, kaip ankstyvojoje visatoje formavosi radijo bangų šaltiniai. „Tai yra tai, dėl ko mokslas yra toks žavintis. Jūs pradedate ieškoti kažko – šiuo atveju pačių pirmųjų žvaigždžių šilumos – tačiau pataikote į kažką visiškai kito, kažką nepaaiškinamo“, – sako tyrinėtojų komandos narys iš NASA reaktyvinių variklių laboratorijos Pasadenoje (Jet Propulsion Laboratory) Michaelis Seffertas.

Revoliucinė ARCADE konstrukcija leidžia supertiksliai registruoti kosminį triukšmą.
©NASA/ARCADE

ARCADE yra pirmasis instrumentas, kuris mūsų dangaus radijo spinduliuotę gali matuoti pakankamai tiksliai, kad galėtų aptikti šį paslaptingą signalą. Siekiant padidinti ARCADE radijo imtuvų jautrį, jie buvo įmerkti į maždaug 1900 litrų ultra šalto skysto helio. Instrumento darbinė temperatūra buvo vos 2,7 laipsniai virš absoliutaus nulio. Šis skaičius atitinka kosminio mikrobangų fono spinduliuotės – Didžiojo Sprogimo sukeltos šilumos likučio – temperatūra. Šios bangos buvo aptiktos dar 1965 metais. „Jei ARCADE temperatūra yra tokia pati kaip ir mikrobangų fono, tada instrumento šiluma negali užteršti kosminio signalo“, –aiškina Kogutas.