Diposting Kamis, 9 Desember 2010 jam 9:25 pm oleh Gun HS

Astronom Membuka Jendela Baru ke Dalam Awal Alam Semesta: Zaman Reionisasi

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Kamis, 9 Desember 2010 -


Tiga belas miliar tahun yang lalu alam semesta kita adalah gelap. Tak ada bintang-bintang maupun galaksi, yang ada hanya gas hidrogen yang tersisa setelah Big Bang. Akhirnya masa misterius itu berakhir sebagai bintang-bintang menyala pertama, dan radiasi mereka mengubah atom gas di dekatnya menjadi ion. Fase sejarah alam semesta ini disebut Zaman Reionisasi (EOR), dan erat terkait dengan pertanyaan fundamental dalam kosmologi. Namun memandang kembali ke masa lalu menyajikan berbagai tantangan observasional.

Judd Bowman dan Alan Rogers dari Massachusetts Institute of Technology Arizona State University telah mengembangkan percobaan radio astronomi skala kecil yang dirancang untuk mendeteksi sinyal yang tidak pernah terlihat sebelumnya pada alam semesta awal, suatu perkembangan yang berpotensi merevolusi pemahaman tentang bagaimana galaksi pertama terbentuk dan berevolusi.

“Tujuan kami adalah mendeteksi sinyal di masa Zaman Reionisasi. Kami ingin menjabarkan ketika galaksi pertama kali terbentuk dan kemudian memahami jenis bintang apa yang ada di galaksi-galaksi tersebut, dan bagaimana mereka mempengaruhi lingkungannya,” kata Bowman, asisten profesor di School of Earth and Space Exploration di Eksplorasi di College of Liberal Arts and Sciences ASU.

EDGES adalah spektrometer radio yang beroperasi dan dipasangkan pada Murchison Radio-astronomy Observatory oleh asisten profesor ASU, Judd Bowman, dan rekannya Alan Rogers dari Massachusetts Institute of Technology. Hasil dari EDGES baru-baru ini menandai pertama kalinya bahwa observasi radio secara langsung menyelidiki sifat gas primordial selama Zaman Reionisasi. (Kredit: Bowman Judd)

Bowman dan Rogers memasang spektrometer radio yang disebut EDGES pada Murchison Radio-Observatorium astronomi di Australia Barat untuk mengukur spektrum radio antara 100 dan 200 MHz. Meskipun desainnya sederhana – yang hanya terdiri dari satu antena, amplifier, beberapa rangkaian kalibrasi, dan komputer, di mana semuanya terhubung ke sumber energi tenaga surya – namun tugasnya sangat kompleks. Daripada mencari galaksi awal itu sendiri, percobaan ini lebih kepada mencari gas hidrogen yang terdapat di antara galaksi. Meskipun observasinya sangat sulit untuk dilakukan, namun bukannya tidak mungkin, sebagaimana yang telah ditunjukkan Bowman dan Rogers dalam makalah yang dipublikasikan di Nature tertanggal 9 Desember.

“Gas ini akan memiliki saluran radio yang dipancarkan pada panjang gelombang 21 cm – membentang ke sekitar 2 meter pada masa yang kita lihat di saat ini, yaitu kira-kira seukuran orang,” jelas Bowman. “Sebagaimana galaksi terbentuk, mereka akan mengionisasi hidrogen primordial di sekitar mereka dan menyebabkan garis radio menjadi menghilang. Karena itu, dengan membatasi garis saat hadir atau tidak hadirnya, kami bisa mempelajari secara langsung tentang galaksi pertama dan bagaimana mereka berevolusi pada awal alam semesta.” Karena jumlah peregangan, atau redshifting, dari garis 21 cm meningkat di masa awal dalam sejarah alam semesta ini, hilangnya gas hidrogen antar-galaksi semestinya menghasilkan fitur seperti-langkah dalam spektrum radio yang diukur oleh Bowman dan Rogers dengan percobaan.

Bowman memasang kabel koaksial pada elektronik receiver analog tahap-pertama (receiver adalah berupa kotak logam pada gambar). Kabel dijalankan dari komputer ditempatkan di dalam pondok ke receiver, yang terletak di bawah antena. (Kredit: Bowman Judd)

Pengukuran radio pada garis 21 cm redshifted diantisipasi menjadi penyelidikan yang sangat kuat terhadap sejarah reionisasi, namun ini sangat menantang. Penelitian berjalan selama tiga bulan, waktu pengamatan yang agak panjang, tapi hanya memberi keredupan sinyal dibandingkan dengan sumber emisi lain dari angkasa.

“Kami dengan hati-hati merancang dan membangun instrumen sederhana ini dan membawanya keluar untuk mengamati spektrum radio, dan kami melihat semua jenis emisi astronomi tapi itu 10.000 kali lebih kuat daripada dugaan teoritis untuk sinyal yang kami cari,” jelas Bowman. “Ini tidak mengejutkan kami karena kami tahu itu akan demikian, tapi ini artinya akan sangat sulit untuk melihat sinyal yang ingin kami amati.”

Frekuensi rendah radio di angkasa didominasi oleh emisi intens dari galaksi kita sendiri yang berkali-kali lebih terang dari sinyal kosmologi. Ditambah lagi dengan gangguan dari televisi, radio FM, satelit orbit rendah bumi, dan pemancar radio telekomunikasi lainnya (sekarang bahkan melingkupi daerah terpencil seperti di Outback Australia) dan itu adalah tantangan yang nyata. Menyaring atau mengurangi sinyal-sinyal latar depan yang merepotkan ini merupakan fokus utama dari desain instrumen dan teknik analisis data. Untungnya, banyak dari latar depan yang terkuat memiliki sifat spektral yang memungkinkan mereka bisa dipisahkan dari sinyal EOR.

Setelah menganalisis secara cermat observasi ini, Bowman dan Rogers mampu menunjukkan bahwa gas antar galaksi tidak mungkin terionisasi dengan sangat cepat. Ini menandai pertama kalinya observasi radio menyelidiki secara langsung sifat gas primordial selama EOR dan membuka jalan bagi penelitian selanjutnya. “Kami memecahkan hambatan untuk membuka jendela yang sama sekali baru ke dalam alam semesta awal,” kata Bowman.

Generasi berikutnya teleskop radio besar saat ini sedang dalam pembangunan untuk mengupayakan pengukuran jauh yang lebih canggih pada garis 21 cm dari EOR. Bowman merupakan ilmuwan proyek untuk salah satu teleskop yang disebut Murchison Widefield Array tersebut. Menurutnya, gambar fisik yang paling mungkin untuk EOR tampak seperti banyak gelembung yang memulai peresapan dari galaksi dan kemudian bertumbuh bersama – namun gagasan ini perlu diuji. Jika banyak galaksi yang semuanya mengeluarkan sedikit radiasi, maka akan ada banyak gelembung kecil di mana-mana dan mereka akan bertumbuh dan akhirnya bergabung seperti busa yang benar-benar bersoda dan berbusa. Di sisi lain, jika hanya ada beberapa galaksi besar yang masing-masing memancarkan banyak radiasi, maka hanya akan ada beberapa gelembung besar yang tumbuh bersama.

“Tujuan kami, pada akhirnya, adalah membuat peta radio langit yang menunjukkan bagaimana dan kapan reionisasi terjadi. Karena kami belum bisa membuat peta itu, kami memulai dengan percobaan sederhana untuk mulai membatasi sifat dasar gas dan berapa lama waktu yang dibutuhkan galaksi untuk mengubahnya,” kata Bowman. “Ini akan meningkatkan pemahaman kita tentang evolusi skala besar alam semesta.”

Sumber artikel: ASU astronomer opens new window into early universe (Casey Kazan – dailygalaxy.com)
Kredit: Arizona State University
Informasi lebih lanjut:
Judd D. Bowman, Alan E. E. Rogers. A lower limit of ?z?>?0.06 for the duration of the reionization epoch. Nature, 2010; 468 (7325): 796 DOI: 10.1038/nature09601

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.