Kadang-kadang senang menjadi ahli astronomi. Apabila sasaran cakerawala anda adalah sesuatu yang sederhana dan terang, permainan ini boleh dilakukan dengan mudah: arahkan teleskop anda ke arah perkara itu dan tunggu sahaja semua foton yang berair masuk.
Tetapi kadang-kadang menjadi ahli astronomi sukar, seperti ketika anda sedang berusaha untuk mengkaji bintang pertama yang muncul di alam semesta. Mereka terlalu jauh dan terlalu samar untuk melihat secara langsung dengan teleskop (malah Teleskop Luar Angkasa James Webb yang hanya boleh melihat galaksi pertama, pengumpulan cahaya dari ratusan bilion bintang). Sehingga kini, kami tidak mempunyai pemerhatian mengenai bintang pertama, yang merupakan kegemparan utama.
Jadi, ahli astronomi terlibat dalam sedikit kosmik mengintip-a-boo.
Sebelum bintang-bintang pertama terbentuk (tarikh yang tepat tidak dapat dipastikan, kerana kita belum memerhatikannya, tetapi kita mengesyaki ia berlaku kira-kira tiga belas bilion tahun yang lalu), alam semesta terdiri hampir keseluruhannya dari hidrogen neutral yang tulen dan tidak terubah: elektron tunggal yang terikat pada proton tunggal dalam harmoni yang sempurna.
Tetapi kemudian bintang-bintang pertama muncul, dan menuangkan sinaran tenaga tinggi mereka ke seluruh kosmos, membanjiri alam semesta dengan sinar-X dan sinar gamma yang banyak. Sinaran kuat itu memecah hidrogen neutral, mengubahnya menjadi plasma nipis tetapi panas yang kita lihat di alam semesta masa kini. Proses ini, yang dikenali sebagai Epoch of Reionization, bermula di tambalan kecil yang akhirnya tumbuh untuk menelan kosmos, seperti sekumpulan gelembung pelik.
Semua ini menarik, tetapi bagaimana ahli astronomi dapat mengesan proses ini? Mereka boleh melakukannya melalui sedikit hidrogen neutral: ia memancarkan sinaran pada frekuensi yang sangat spesifik, 1420 MHz, yang sepadan dengan panjang gelombang 21 sentimeter. Sebelum bintang pertama masuk dalam talian, gas neutral memancarkan radiasi 21cm ini oleh muatan bucket, dengan isyaratnya secara beransur-ansur berkurang ketika alam semesta menjadi plasma.
Kedengarannya seperti rancangan, kecuali a) isyarat ini sangat lemah, dan b) bajillion benda lain di alam semesta memancarkan sinaran pada frekuensi yang serupa, termasuk radio kita di Bumi.
Memisahkan bunyi yang menjengkelkan dari isyarat kosmologi berair memerlukan banyak data dan menyaring hayunan astronomi untuk jarum 21cm. Kami tidak mempunyai keupayaan untuk membuat pengesanan - yang perlu menunggu teleskop radio generasi akan datang seperti Array Kilometer Persegi - tetapi pemerhatian semasa seperti Murchison Widefield Array di Australia Barat meletakkan semua asas yang diperlukan.
Termasuk memberikan 200 TB data dalam pas pertama, yang kini sedang dianalisis oleh beberapa superkomputer paling kuat di dunia.
