Alam semesta tidak selalu seperti tempat yang terang. Ia mempunyai Zaman Gelap tersendiri, pada zaman sebelum bintang dan galaksi terbentuk. Masalahnya ialah, tidak ada cahaya yang dapat dilihat melalui Alam Semesta dari jangka masa ini.
Kini, satu pasukan ahli astronomi yang diketuai oleh Dr. Benjamin McKinley dari Pusat Penyelidikan Astronomi Radio Antarabangsa (ICRAR) dan Universiti Curtin menggunakan Bulan untuk membantu membuka rahsia ini.
Alam semesta mempunyai garis masa sejarahnya sendiri, dan memahami penyelidikan baru ini memerlukan melihat garis masa ini. Setelah Big Bang mendapat banyak perkara, ada sekitar 377,000 tahun di mana tidak banyak yang berlaku. Belum ada bintang yang terbentuk, dan foton terlalu panas untuk bergerak. Bahagian pertama masa ini mempunyai nama yang mudah diingat "Awal Alam Semesta."
Pada kira-kira 377.000 tahun, Alam Semesta telah cukup sejuk sehingga menjadi telus. Pada masa itu, Alam Semesta dikuasai oleh atom hidrogen yang bertenaga. Semasa mereka menyejukkan, hidrogen melepaskan foton. Foton dari masa ini dikenali sebagai Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB). CMB seperti kilatan besar pada masa itu, dicetak pada latar belakang kosmos.
Tanda 377.000 tahun adalah di mana Zaman Kegelapan bermula, dan berlanjutan hingga sekitar tahun 1 bilion tahun. Ia disebut Zaman Gelap kerana tidak ada bintang, dan tentu saja, tidak ada cahaya bintang. Terdapat cahaya dari CMB, tetapi tidak memberitahu apa yang perlu kita ketahui. Nasib baik, semua hidrogen yang telah disejukkan dan meninggalkan CMB untuk dikaji oleh ahli astronomi belum selesai. Hidrogen itu kini neutral, tetapi sesekali mereka melepaskan foton, dan foton tersebut dikenali sebagai garis putaran hidrogen neutral 21 cm. Phew! Mengambil nafas.
Yang membawa kita ke kajian baru ini. Terdapat banyak penyelidikan mengenai hidrogen neutral ini kerana ia adalah jalan yang paling menjanjikan untuk mengkaji zaman awal Alam Semesta. Masalahnya adalah bahawa isyaratnya sangat lemah, dan diselimuti oleh objek astrofizik terang lain di latar depan. Instrumen yang digunakan untuk mengukurnya juga memperkenalkan kesan sistematik yang perlu dikurangkan. Dan itulah sebenarnya kajian ini.
Penulis menunjukkan bahawa ini adalah yang pertama dalam siri makalah mengenai penyelidikan ini. Penggunaan Bulan dan Bima Sakti yang memantulkannya adalah sebahagian daripada penentukuran yang ditala halus yang diperlukan untuk menyelidiki 21 cm. garis putaran hidrogen, atau apa yang akan kita sebut cahaya dari hidrogen neutral awal.
Dr. McKinley dan penyelidik lain menggunakan teleskop radio yang disebut Murchison Widefield Array (MWA) yang terletak di kawasan yang tenang di Gurun Australia Barat. MWA adalah interferometer yang terdiri daripada 256 pemasangan berasingan yang meliputi kawasan seluas 6 km persegi. Setiap 256 laman web ini mengandungi 16 penerima berasingan, dengan keseluruhan sistem dihubungkan bersama.
Apa yang Dr McKinley dan pasukannya benar-benar cuba lakukan adalah menggunakan MWA untuk "meneliti" melalui kecerahan Alam Semesta untuk melihat cahaya dari hidrogen neutral pada Zaman Gelap. Mula-mula mereka meneliti kecerahan Bima Sakti, kemudian cahaya dari galaksi lain, kemudian CMB. Mudah-mudahan, setelah semua yang diperhitungkan, yang tersisa adalah cahaya dari hidrogen neutral. Kajian ini adalah permulaan usaha mereka untuk mengasingkan cahaya dari hidrogen neutral.
"Kami telah mengukur nilai kecerahan rata-rata Galaxy kami di tempat di mana Bulan mengetuknya, untuk menunjukkan bahawa teknik ini berfungsi." - Dr. McKinley, ICRAR.
Dalam eksperimen awal ini, pasukan menggunakan kemampuan Murchison Widefield Array untuk mengukur turun naik pada kecerahan rata-rata langit. Mereka melakukan ini dengan menggunakan Bulan untuk menutup langit. Dalam pertukaran e-mel dengan Space Magazine, Dr. McKinley menjelaskan prosesnya. “Oleh itu, kami menggunakan Bulan untuk menghasilkan fluktuasi tentang maksudnya dengan memasukkannya ke bidang pandangan kami untuk menyembunyikan langit. Kami menganggap kami mengetahui kecerahan Bulan (berdasarkan suhunya) dan oleh itu kami dapat menyimpulkan suhu rata-rata langit. "
Masalahnya, Bulan juga merupakan badan yang memantulkan. Alam Semesta hidup dengan gelombang radio memantul, dan Bulan mencerminkan beberapa dari mereka - termasuk yang dari Bima Sakti - yang harus dipertanggungjawabkan. Seperti yang dikatakan oleh Dr. McKinley, “Tetapi suhu Bulan tidak hanya ditentukan oleh suhunya. Ia juga mencerminkan gelombang radio termasuk yang berasal dari Bumi, dan gelombang yang berasal dari angkasa. Itulah sebabnya saya harus memodelkan Bima Sakti memantul Bulan ke teleskop. Kami mengira apa yang harus berdasarkan pantulan berdasarkan model Bima Sakti dan kemudian menggunakannya dalam analisis kami (mengurangkannya dari cahaya Bulan). "
Imej Bima Sakti yang menarik yang dipantulkan dari Bulan bukan sekadar gambar yang cantik. Ini mewakili sejenis bukti konsep untuk kaedah pengukuran pasukan. "Kami telah mengukur nilai kecerahan rata-rata Galaxy kami di tempat di mana Bulan mengetuknya, untuk menunjukkan bahawa teknik ini berfungsi," kata Dr. McKinley kepada Space Magazine.
Dr. McKinley dan pasukannya hanya pada awal dari apa yang mereka harapkan akan menjadi pertanyaan yang bermanfaat. Mereka masih perlu memperbaiki cara mereka menjelaskan pelepasan latar depan dan latar belakang untuk mengasingkan pelepasan radio hidrogen awal. Tetapi jika mereka dapat, mereka akan membuka tingkap ke garis putaran hidrogen neutral 21 cm yang sukar difahami. Dan jika mereka dapat memperhatikannya, mereka berharap dapat menjawab beberapa persoalan asas mengenai sejarah Alam Semesta.
- Kertas Penyelidikan: "Mengukur isyarat 21-cm global dengan MWA-I: pengukuran yang lebih baik dari latar belakang Galactic synchrotron menggunakan okultasi bulan"
- Siaran Akhbar ICRAR: "Bulan membantu mengungkap rahsia Alam Semesta"
- Entri Wikipedia: Kronologi alam semesta
