ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தின் ஆய்வு: காஸ்மிக் ஹைட்ரஜனில் இருந்து மழுப்பலான 21-செமீ கோட்டைக் கண்டறிவதற்கான ரீச் பரிசோதனை 

கவனிப்பு 26 செ.மீ வானொலி காஸ்மிக் ஹைட்ரஜனின் ஹைப்பர்ஃபைன் மாற்றத்தால் உருவான சிக்னல்கள், ஆரம்பகால ஆய்வுக்கு ஒரு மாற்று கருவியை வழங்குகின்றன பிரபஞ்சம். குழந்தையின் நடுநிலை சகாப்தத்தைப் பொறுத்தவரை பிரபஞ்சம் ஒளி உமிழப்படாத போது, ​​26 செ.மீ கோடுகள் ஒரு சாளரமாக இருக்கலாம். இருப்பினும், இவை சிவந்தன வானொலி ஆரம்ப காலத்தில் காஸ்மிக் ஹைட்ரஜனால் வெளியிடப்பட்ட சமிக்ஞைகள் பிரபஞ்சம் மிகவும் பலவீனமாக உள்ளன மற்றும் இதுவரை மழுப்பலாக உள்ளன. 2018 ஆம் ஆண்டில், EDGE பரிசோதனையில் 26 செமீ சிக்னல்கள் கண்டறியப்பட்டதாக அறிவித்தது, ஆனால் கண்டுபிடிப்புகளை சுயாதீனமாக உறுதிப்படுத்த முடியவில்லை. முக்கிய பிரச்சினை கருவி முறையானது மற்றும் வானத்தில் இருந்து மற்ற சமிக்ஞைகளுடன் மாசுபடுதல். ரீச் சோதனையானது தடையை சமாளிக்க தனித்துவமான வழிமுறையைப் பயன்படுத்துவதாகும். எதிர்காலத்தில் இந்த மழுப்பலான சிக்னல்களை இந்த ஆராய்ச்சி குழு நம்பத்தகுந்த முறையில் கண்டறிய முடியும் என்று நம்பப்படுகிறது. வெற்றியடைந்தால், ரீச் சோதனையானது ஆரம்பகால ஆய்வில் '26 செ.மீ ரேடியோ வானியலை' முன்னணியில் கொண்டு வரலாம். பிரபஞ்சம் ஆரம்பகால புதிர்களை அவிழ்ப்பதில் எங்களுக்கு மிகவும் உதவியாக இருக்கும் பிரபஞ்சம். 

என்ற படிப்பு வரும்போது ஆரம்பகால பிரபஞ்சம், சமீபத்தில் தொடங்கப்பட்ட பெயர் ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி (JWST) நம் மனதில் தோன்றும். JWST, பெரும் வெற்றி பெற்ற ஒரு வாரிசு ஹப்பிள் தொலைநோக்கி, ஒரு விண்வெளி-அடிப்படையிலான, அகச்சிவப்பு ஆய்வகம், ஆரம்பகால நட்சத்திரங்கள் மற்றும் விண்மீன் திரள்களில் இருந்து ஒளியியல்/அகச்சிவப்பு சிக்னல்களைப் பிடிக்க பொருத்தப்பட்டிருக்கிறது. பிரபஞ்சம் பிக் பேங்கிற்குப் பிறகு விரைவில்¹. எனினும், JWST நடுநிலை சகாப்தத்தில் இருந்து சிக்னல்களை எடுப்பதில் இதுவரை சில வரம்புகள் உள்ளன ஆரம்பகால பிரபஞ்சம் கவலை கொண்டுள்ளது.  

அட்டவணை: வரலாற்றில் சகாப்தங்கள் பிரபஞ்சம் பிக் பேங்கிலிருந்து  

(ஆதாரம்: அண்டவியல் தத்துவம் - 21 செ.மீ. பின்புலம். கிடைக்கிறது http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/images/21-cm-background.jpg)  

பெருவெடிப்புக்குப் பிறகு 380 கிலோ ஆண்டுகள் வரை, தி பிரபஞ்சம் அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட வாயுவால் நிரப்பப்பட்டது மற்றும் முற்றிலும் ஒளிபுகா இருந்தது. 380k - 400 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு இடையில், தி பிரபஞ்சம் நடுநிலை மற்றும் வெளிப்படையானதாக மாறியது. பெருவெடிப்பிற்குப் பிறகு 400 மில்லியனைத் தொடங்கி இந்த கட்டத்திற்குப் பிறகு மறுஅயனியாக்கம் சகாப்தம் தொடங்கியது.  

ஆரம்பகால நடுநிலை சகாப்தத்தின் போது பிரபஞ்சம், எப்பொழுது பிரபஞ்சம் நடுநிலை வாயுக்களால் நிரப்பப்பட்டது மற்றும் வெளிப்படையானது, ஒளியியல் சமிக்ஞை வெளியிடப்படவில்லை (எனவே இருண்ட வயது என்று அழைக்கப்படுகிறது). ஒன்றிணைக்கப்பட்ட பொருள் ஒளியை வெளியிடுவதில்லை. இது ஆரம்பகால படிப்பில் சவாலாக உள்ளது பிரபஞ்சம் நடுநிலை சகாப்தம். இருப்பினும், இந்த சகாப்தத்தில் குளிர்ந்த, நடுநிலையான காஸ்மிக் ஹைட்ரஜனால் உமிழப்படும் 21 செ.மீ அலைநீளத்தின் (1420 மெகா ஹெர்ட்ஸ்) நுண்ணலை கதிர்வீச்சு, ஹைப்பர்ஃபைன் மாற்றத்தின் விளைவாக (இணை சுழலில் இருந்து இன்னும் நிலையான எதிர்-பேரலல் ஸ்பின் வரை) ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது. இந்த 21 செமீ மைக்ரோவேவ் கதிர்வீச்சு பூமியை அடையும் போது சிவப்பு மாற்றப்பட்டு 200 மெகா ஹெர்ட்ஸ் முதல் 10 மெகா ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்களில் ரேடியோ அலைகளாக கவனிக்கப்படும்.^2,3.  

21 செமீ ரேடியோ வானியல்: 21-சென்டிமீட்டர் காஸ்மிக் ஹைட்ரஜன் சிக்னல்களை கவனிப்பது ஆரம்பகால ஆய்வுக்கு மாற்று அணுகுமுறையை வழங்குகிறது பிரபஞ்சம் குறிப்பாக எந்த ஒளி உமிழ்வும் இல்லாத நடுநிலை சகாப்த கட்டம். இது காலப்போக்கில் பொருளின் பரவல், இருண்ட ஆற்றல், இருண்ட பொருள், நியூட்ரினோ வெகுஜனங்கள் மற்றும் பணவீக்கம் போன்ற புதிய இயற்பியலைப் பற்றியும் நமக்குத் தெரிவிக்கும்.².  

இருப்பினும், ஆரம்ப காலத்தில் காஸ்மிக் ஹைட்ரஜனால் உமிழப்படும் 21-செ.மீ பிரபஞ்சம் கட்டம் மழுப்பலாக உள்ளது. இது மிகவும் பலவீனமாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது (வானிலிருந்து வெளிப்படும் மற்ற ரேடியோ சிக்னல்களை விட சுமார் நூறாயிரம் மடங்கு பலவீனம்). இதன் விளைவாக, இந்த அணுகுமுறை இன்னும் குழந்தை பருவத்தில் உள்ளது.  

2018 ஆம் ஆண்டில், 78 மெகா ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணில் அத்தகைய ரேடியோ சிக்னலைக் கண்டறிவதாக ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவித்தனர், அதன் சுயவிவரம் முதன்மையான காஸ்மிக் ஹைட்ரஜனால் உமிழப்படும் 21-சென்டிமீட்டர் சமிக்ஞைக்கான எதிர்பார்ப்புகளுடன் பெரும்பாலும் ஒத்துப்போகிறது.⁴. ஆனால் இந்த ஆரம்பகால 21 செ.மீ ரேடியோ சிக்னலைக் கண்டறிவதை சுயாதீனமாக உறுதிப்படுத்த முடியவில்லை, எனவே சோதனையின் நம்பகத்தன்மையை இதுவரை நிறுவ முடியவில்லை. முன்னணி ரேடியோ சிக்னல்களால் மாசுபடுவது முக்கிய பிரச்சினையாகத் தெரிகிறது.  

சமீபத்திய மைல்கல் 21 ஜூலை 2022 அன்று காஸ்மிக் ஹைட்ரஜன் (ரீச்) பகுப்பாய்விற்கான ரேடியோ பரிசோதனை அறிக்கை. இந்த பலவீனமான மழுப்பலான காஸ்மிக் ரேடியோ சிக்னல்களைக் கண்டறிய ரீச் புதிய சோதனை அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தும், இதனால் 21-சென்டிமீட்டர் காஸ்மிக் சிக்னல்களை உறுதிப்படுத்துவதற்கான புதிய நம்பிக்கையை அளிக்கிறது.  

காஸ்மிக் ஹைட்ரஜனின் பகுப்பாய்விற்கான ரேடியோ பரிசோதனை (ரீச்) என்பது வானத்தில் சராசரியாக 21 செ.மீ. தரவுகளில் மீதமுள்ள முறையான சமிக்ஞைகள் தொடர்பான கருவிகள் எதிர்கொள்ளும் சிக்கல்களை நிர்வகிப்பதன் மூலம் அவதானிப்புகளை மேம்படுத்துவதை இது நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. இது பேய்சியன் புள்ளிவிவரங்களைப் பயன்படுத்தி, முன்புறங்கள் மற்றும் அண்டவியல் சமிக்ஞையுடன் கூடிய முறைமைகளைக் கண்டறிந்து கூட்டாக விளக்குவதில் கவனம் செலுத்துகிறது. தி சோதனை இரண்டு வெவ்வேறு ஆண்டெனாக்கள், அல்ட்ரா-வைட்பேண்ட் சிஸ்டம் (ரெட்ஷிஃப்ட் வரம்பு சுமார் 7.5 முதல் 28 வரை) மற்றும் இன்-ஃபீல்ட் அளவீடுகளின் அடிப்படையில் ரிசீவர் கேலிபிரேட்டருடன் ஒரே நேரத்தில் அவதானிப்புகளை உள்ளடக்கியது.  

சிறந்த கருவிகளில் ஒன்றாக இருப்பதற்கான அதன் திறனைக் கருத்தில் கொண்டு இந்த மேம்பாடு குறிப்பிடத்தக்கது (மற்றும் செலவு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் விண்வெளி- அடிப்படையிலான கண்காணிப்பு போன்றவை ஜேம்ஸ் வெப்) ஆரம்பகால ஆய்வுக்காக பிரபஞ்சம் அத்துடன் புதிய அடிப்படை இயற்பியலை அறிமுகப்படுத்துவதற்கான வாய்ப்பும் உள்ளது.  

*** 

குறிப்புகள்:  

1. பிரசாத் யு., 2021. ஜேம்ஸ் வெப் ஸ்பேஸ் டெலஸ்கோப் (JWST): ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தின் ஆய்வுக்காக அர்ப்பணிக்கப்பட்ட முதல் விண்வெளி ஆய்வுக்கூடம். அறிவியல் ஐரோப்பிய. 6 நவம்பர் 2021 அன்று வெளியிடப்பட்டது. இங்கு கிடைக்கிறது http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/james-webb-space-telescope-jwst-the-first-space-observatory-dedicated-to-the-study-of-early-universe/

2. பிரிட்சார்ட் ஜேஏ மற்றும் லோப் ஏ., 2012. 21 ஆம் நூற்றாண்டில் 21 செ.மீ அண்டவியல். இயற்பியலில் முன்னேற்றம் பற்றிய அறிக்கைகள் 75 086901. கிடைக்கும் https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/75/8/086901. arXiv இல் ப்ரீ பிரிண்ட் கிடைக்கிறது https://arxiv.org/abs/1109.6012  pdf பதிப்பு  https://arxiv.org/pdf/1109.6012.pdf 

3. ஆக்ஸ்போர்டு பல்கலைக்கழகம். அண்டவியல் தத்துவம் - 21 செமீ பின்னணி. இல் கிடைக்கும் http://philosophy-of-cosmology.ox.ac.uk/21cm-background.html 

4. போமன், ஜே., ரோஜர்ஸ், ஏ., மோன்சால்வ், ஆர். மற்றும் பலர். வானத்தின் சராசரி நிறமாலையில் 78 மெகாஹெர்ட்ஸை மையமாகக் கொண்ட ஒரு உறிஞ்சுதல் சுயவிவரம். நேச்சர் 555, 67–70 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25792 

5. டி லெரா அசிடோ, ஈ., டி வில்லியர்ஸ், டிஐஎல், ரஸாவி-கோட்ஸ், என். மற்றும் பலர். ரெட்ஷிஃப்ட் z ≈ 21–7.5 இலிருந்து 28-செமீ ஹைட்ரஜன் சிக்னலைக் கண்டறிவதற்கான ரீச் ரேடியோமீட்டர். நாட் ஆஸ்ட்ரோன் (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01709-9  

6. Eloy de Lera Acedo 2022. ரீச் ரேடியோமீட்டர் மூலம் குழந்தை பிரபஞ்சத்தின் மர்மங்களை வெளிப்படுத்துதல். ஆன்லைனில் கிடைக்கும்  https://astronomycommunity.nature.com/posts/u 

***