การสังเกตการณ์ทางวิทยุทำให้เกิด ‘รุ่งอรุณแห่งจักรวาล’ 180 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบงเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์อาจตรวจพบร่องรอยของพระอาทิตย์ขึ้นในยุคดึกดำบรรพ์ของเอกภพ เมื่อแสงดาวระยิบระยับดวงแรกปรากฏขึ้นในจักรวาล
ดวงดาวเริ่มส่องสว่างบนท้องฟ้าประมาณ 180 ล้านปีหลังจากที่เอกภพเกิดนักวิจัยรายงานในวันที่ 1 มีนาคมธรรมชาติ “รุ่งอรุณแห่งจักรวาล” นี้ทิ้งร่องรอยไว้บนก๊าซไฮโดรเจนที่ล้อมรอบดวงดาว ( SN: 6/8/02, p. 362 ) ขณะนี้มีรายงานว่าเสาอากาศวิทยุได้รับลายเซ็นที่ได้รับ
“มันเป็นผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นอย่างมาก นับเป็นครั้งแรกที่เราอาจจะได้เห็นยุคประวัติศาสตร์จักรวาลนี้”
เอช. ซินเทีย เชียง นักดาราศาสตร์สังเกตจากมหาวิทยาลัยควาซูลู-นาทาล ในเมืองเดอร์บัน แอฟริกาใต้ ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าว
กาแลคซีที่เก่าแก่ที่สุดที่มองเห็นได้โดยตรงด้วยกล้องโทรทรรศน์ได้ส่งแสงดาวของพวกมันในเวลาต่อมาอย่างมีนัยสำคัญ: หลายร้อยล้านปีหลังจากบิ๊กแบงซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 13.8 พันล้านปีก่อน การสังเกตครั้งใหม่นี้ใช้เทคนิคซึ่งใช้เวลากว่าทศวรรษในการสร้าง ซึ่งอาศัยการตรวจสอบก๊าซไฮโดรเจนที่เติมจักรวาลยุคแรกๆ แนวทางดังกล่าวถือสัญญาสำหรับอนาคตของจักรวาลวิทยา: การวัดขั้นสูงเพิ่มเติมในที่สุดอาจเปิดเผยรายละเอียดของเอกภพยุคแรกในช่วงเวลาที่ยากต่อการสังเกตมากที่สุด
แต่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าผลลัพธ์ต้องการการยืนยันเพิ่มเติม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากลายเซ็นไม่เห็นด้วยกับการคาดการณ์ทางทฤษฎีอย่างเต็มที่ สัญญาณ — ความเข้มของคลื่นวิทยุที่ลดลงในบางความถี่ — นั้นแรงกว่าที่คาดไว้มากกว่าสองเท่า
สัญญาณที่สังเกตได้ขนาดใหญ่อย่างไม่คาดคิดแสดงให้เห็นว่าก๊าซไฮโดรเจนเย็นกว่าที่คาดการณ์ไว้ หากได้รับการยืนยัน การสังเกตนี้อาจบ่งบอกถึงปรากฏการณ์ใหม่ที่เกิดขึ้นในเอกภพยุคแรก ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งที่แนะนำในบทความคู่หูในNatureโดย Rennan Barkana นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยเทลอาวีฟ ก็คือ ไฮโดรเจนถูกทำให้เย็นลงเนื่องจากปฏิกิริยารูปแบบใหม่ระหว่างไฮโดรเจนกับอนุภาคของสสารมืดซึ่งเป็นสารลึกลับที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนใหญ่ เรื่องในจักรวาล
หากการตีความถูกต้อง
“เป็นไปได้ทีเดียวที่จะได้รับรางวัลโนเบลสองรางวัล” Avi Loeb นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้กล่าว สามารถมอบรางวัลหนึ่งรางวัลสำหรับการตรวจจับลายเซ็นของรุ่งอรุณแห่งจักรวาล และอีกรางวัลหนึ่งสำหรับผลกระทบของสสารมืด แต่ Loeb แสดงความจองหองเกี่ยวกับผลลัพธ์: “สิ่งที่ทำให้ฉันรู้สึกประหม่าเล็กน้อยคือความจริงที่ว่า [สัญญาณ] ที่พวกเขาเห็นไม่เหมือนที่เราคาดไว้”
Matias Zaldarriaga นักจักรวาลวิทยาเชิงทฤษฎีจากสถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูงในเมืองพรินซ์ตัน รัฐนิวเจอร์ซีย์ กล่าวว่า เพื่อเพิ่มความมั่นใจให้กับนักวิทยาศาสตร์ ผลลัพธ์จะต้องได้รับการยืนยันโดยการทดลองอื่นๆ และการทดสอบเพิ่มเติม
นักจักรวาลวิทยาทดลอง Judd Bowman จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนาใน Tempe และเพื่อนร่วมงานได้ล้อเลียนหลักฐานของพวกเขาสำหรับดาวดวงแรกจากผลกระทบของแสงที่มีต่อก๊าซไฮโดรเจน “เราไม่เห็นแสงดาวเอง เราเห็นผลกระทบทางอ้อมที่แสงดาวจะมี” ต่อสภาพแวดล้อมของจักรวาล Bowman ผู้ทำงานร่วมกันใน Experiment to Detect the Global Epoch of Reionization Signature, EDGES ซึ่งตรวจพบร่องรอยของดวงดาวกล่าว
การยุบตัวของก๊าซไฮโดรเจนที่หนาแน่นในช่วงต้นของประวัติศาสตร์จักรวาล ดาวฤกษ์ดวงแรกกะพริบ เปล่งแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับไฮโดรเจนโดยรอบ แสงดาวเปลี่ยนสัดส่วนของอะตอมไฮโดรเจนที่พบในระดับพลังงานต่างๆ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวทำให้ก๊าซดูดกลืนแสงในช่วงความยาวคลื่นหนึ่งๆ ประมาณ 21 เซนติเมตร จากพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก ซึ่งเป็นแสงที่หลงเหลือจากประมาณ 380,000 ปีหลังจากบิ๊กแบง ( SN: 3/21/15, p. 7 ) ความเข้มของแสงที่ความยาวคลื่นนั้นลดลงอย่างเห็นได้ชัด
เมื่อเวลาผ่านไป ความยาวคลื่นของแสงนั้นขยายออกไปหลายเมตรโดยการขยายตัวของเอกภพ ก่อนที่จะถูกตรวจพบบนโลกในรูปแบบคลื่นวิทยุ การสังเกตปริมาณการยืดตัวที่เกิดขึ้นในแสงทำให้นักวิจัยสามารถระบุได้ว่าแสงถูกดูดกลืนไปนานแค่ไหนหลังจากบิ๊กแบง โดยเผยให้เห็นว่าดาวดวงแรกเปิดขึ้นเมื่อใด
กระนั้น การตรวจจับแสงจางๆ ก็เป็นสิ่งที่ท้าทาย: แหล่งกำเนิดจักรวาลอื่นๆ เช่น ทางช้างเผือก ปล่อยคลื่นวิทยุในระดับที่สูงกว่ามาก ซึ่งต้องนำมาพิจารณาด้วย และเพื่อหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนจากแหล่งที่มาบนโลก เช่น สถานีวิทยุ FM Bowman และเพื่อนร่วมงานได้ติดตั้งเสาอากาศขนาดเท่าโต๊ะซึ่งห่างไกลจากอารยธรรมที่หอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุ Murchison ในชนบทห่างไกลทางตะวันตกของออสเตรเลีย
นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะใช้เทคนิคที่คล้ายคลึงกันกับอนาคต ซึ่งเป็นเครื่องมือขั้นสูงเพื่อระบุตำแหน่งที่ดาวฤกษ์บนท้องฟ้าเริ่มก่อตัวขึ้นเป็นครั้งแรก และเพื่อเปิดเผยช่วงเวลาอื่นๆ ในช่วงต้นของประวัติศาสตร์จักรวาล “นี่เป็นก้าวแรกในสิ่งที่จะกลายเป็นสนามใหม่และน่าตื่นเต้น” โบว์แมนกล่าว
