Vesmírný řev: NASA zjistila nejhlasitější zvuk ve vesmíru, ale co to je?

ve vesmíru vás nikdo neslyší křičet, ale se správným vybavením je možné detekovat řev. To vědci objevili v roce 2006, kdy začali hledat vzdálené signály ve vesmíru pomocí složitého nástroje připevněného k obrovskému balónu, který byl poslán do vesmíru. Nástroj byl schopen vyzvednout rádiové vlny z tepla vzdálených hvězd, ale to, co prošlo tím rokem, nebylo nic ohromujícího.,

Když přístroj poslouchal z výšky asi 23 mil (37 kilometrů), zachytil signál, který byl šestkrát hlasitější, než očekávali kosmologové. Protože bylo příliš hlasité na to, aby byly časné hvězdy a mnohem větší než předpokládaná kombinovaná rádiová emise ze vzdálených galaxií, silný signál způsobil velké zmatení. A vědci stále nevědí, co to způsobuje, a to ani dnes. A co víc, mohlo by to bránit úsilí hledat signály z prvních hvězd, které se vytvořily po Velkém třesku.,

nástroj, který zjistil, tajemné řvoucí signál byl Absolutní Radiometr pro Kosmologii, Astrofyzice, a Difúzních Emisí (ARKÁDY), které NASA postavena tak, aby prodloužit studium spektra kosmického mikrovlnného pozadí na nižších frekvencích.

posláním je věda cíle — jako PASÁŽ se vznášel vysoko nad zemskou atmosférou, bez rušení od naší planety — měl najít teplo z první generace hvězd, hledání pro částicové fyziky památky z Velkého Třesku a sledujte vznik prvních hvězd a galaxií., Tyto cíle dosáhl skenováním 7% noční oblohy pro rádiové signály, protože vzdálené světlo se stává rádiovými vlnami, protože ztrácí energii na dálku.

související: Velký třesk: co se skutečně stalo při narození našeho vesmíru?

NASA zvuk z vesmíru

ARKÁDY byl schopen udělat „absolutně kalibrován zero-level“ měření, což znamená, že bylo měření skutečných jas něco v reálném fyzickém vyjádření, spíše než relativní pojmy. To se lišilo od typických rádiových dalekohledů, které pozorují a kontrastují dva body na obloze., Při pohledu na všechny „světlo“ a jeho porovnání se zdrojem blackbody, ARCADE byl schopen vidět kombinaci mnoha slabých zdrojů. Tehdy se projevila intenzita jednoho konkrétního signálu, i když po mnoho měsíců.

„a Zároveň by to mohl být dobrý film vidět nás překvapilo, když jsme viděli světlo metr odskočíte na hodnotu šest-krát, co se očekávalo, jsme vlastně strávili roky připravena na let balónem a velmi rušný noční přičemž data,“ řekl vědec NASA Dale J. Fixsen., „Poté trvalo měsíce analýzy dat, než se nejprve oddělily instrumentální účinky od signálu a poté oddělily galaktické záření od signálu. Takže překvapení bylo postupně odhaleno v průběhu měsíců.“To znamená, že dopad byl stále obrovský.

Od té doby, vědci se podíval, kde je záření přicházející z při pohledu popsat vlastnosti signálu. Ten se projevil poměrně rychle.,

“ je to rozptýlený signál přicházející ze všech směrů, takže není způsoben žádným jediným objektem,“ řekl Al Kogut, který vedl arkádový tým v Goddard Space Flight Center NASA v Greenbeltu v Marylandu. „Signál má také frekvenční spektrum nebo „barvu“, která je podobná rádiové emisi z naší vlastní galaxie Mléčné dráhy.“

vědci nazývají signál “ radio synchrotronové pozadí — – pozadí je emise z mnoha jednotlivých zdrojů a mísí se do difúzní záře., Ale protože „prostor řev“ je způsobeno tím, synchrotronové záření, druh záření z vysoce energetické nabité částice v magnetickém poli, a protože každý zdroj má stejné charakteristické spektrum, přesném původu této intenzivní signál, je obtížné.

„To bylo známé od pozdní 1960, že v kombinaci rádiového záření ze vzdálených galaxií by měla tvořit difúzní rádio na pozadí přicházející ze všech směrů,“ řekl Kogut O Prostor v e-mailu., „Prostor řev je podobný tento očekávaný signál, ale tam se nezdá být šest-krát více galaxií ve vzdáleném vesmíru, aby se rozdíl, což by mohlo poukázat na něco nového a vzrušujícího, jako zdroj.“

Je prostor řev přicházející z Mléčné dráhy?,

o tom, zda je tento zdroj uvnitř nebo vně Mléčné dráhy, se diskutuje.

“ existují dobré argumenty, proč nemůže přicházet z Mléčné dráhy, a dobré argumenty pro to, proč nemůže přicházet z vnější galaxie,“ řekl Kogut.

jedním z důvodů, proč pravděpodobně nepřichází z naší Galaxie, je to, že se zdá, že řev nesleduje prostorové rozložení rádiových emisí Mléčné dráhy. Ale nikdo neříká s jistotou, že signál není ze zdroje blíže k domovu-pouze to, že chytré peníze na něm přicházejí odjinud.,

„já bych úplně neřekl, že vědci mají do značné míry vyloučil možnost rádio synchrotron pozadí pocházející z naší galaxie,“ řekl Jack Singal, asistent profesora fyziky na University of Richmond ve Virginii, který v poslední době vedl seminář na toto téma. „Řekl bych však, že toto vysvětlení se zdá být méně pravděpodobné.,

„primární důvod je, že by naše galaxie zcela na rozdíl od jakékoli podobné spirální galaxie, které tak daleko, jak můžeme říct, nevykazují takové obří, kulovitý, radio-emitujících halo sahající daleko za galaktický disk, který by bylo zapotřebí. Existují i další problémy, například to, že by vyžadovalo úplné přehodnocení našich modelů galaktického magnetického pole.“

Fixsen souhlasí z celého srdce. „V jiných spirálních galaxiích existuje úzký vztah mezi infračervenou a rádiovou emisí, a to i v malých částech těchto ostatních,“ řekl., „Takže, pokud je to z halo kolem naší galaxie, Mléčné dráhy divná galaxie, zatímco ve většině ostatních ohledech to vypadá jako „normální“ spirální galaxie.“

z těchto důvodů si odborníci myslí, že signál je primárně extragalaktický. „V tuto chvíli by to bylo nejzajímavější fotonové pozadí na obloze, protože zdrojová populace je zcela neznámá,“ řekl Singal. Ale vzhledem k tomu, že vesmír je tak obrovský, to není přesně zúžit věci dolů tolik, což je důvod, proč vědci pracovali tvrdě přijít s několika teoriemi pro zdroj signálu.,

Související: Tajemné vesmírné záblesky opakovat každých 157 dní

Americký fyzik David Brown, například, řekl, že prostor řev by mohl být „první velké empirické úspěchu M-teorie,“ široký matematický rámec zahrnující teorii strun. „Tam by mohlo být Fredkin-Wolfram automat šíří po celé zástupy alternativní vesmíry, dávat opakující se čas s nekonečné opakování všechny možné fyzické akce,“ Brown napsal na FQXi Společenství blog., Předpokládá se, že raný vesmír měl mnohem reálnější hmotu než dnes, což představuje silný rádiový signál.

prostor řev by mohl být „první velké empirické úspěchu M-teorie,“ široký matematický rámec zahrnující teorii strun.

Ale pokud je to příliš daleko na to, existují i jiné teorie, aby si své zuby do., „Radioastronomové se podívali na oblohu a identifikovali několik typů synchrotronových zdrojů,“ řekl Fixsen.

synchrotronové záření se podle něj snadno vyrobí. „Vše, co potřebujete, je aktivní částice a magnetického pole, a tam jsou aktivní částice všude, produkován supernovy, hvězdné větry, černé díry, i OB hvězdy“, které jsou horké, hmotné hvězdy spektrálního typu O nebo brzy-typ B. „Mezigalaktického prostoru se zdá být vyplněna s velmi horkého plynu, takže pokud mezigalaktické magnetické pole dostatečně silné , mohou vytvářet hladké synchrotronové záření,“ řekl.,

je také známo, že synchrotronové záření je spojeno s produkcí hvězd. „To také vytváří infračervené záření, tedy úzkou korelaci,“ řekl Fixsen. „Ale možná, že první hvězdy generováno synchrotronové záření ještě předtím, než kovy byly vyrobeny, neměli vytvářet velmi infračervené záření. Nebo možná existuje nějaký proces, o kterém jsme ještě nepřemýšleli.“

takže co nám to zanechává?, „Možné zdroje zahrnují buď difuzní rozsáhlých mechanismů, jako jsou bouřlivě slučování shluků galaxií, nebo zcela nové třídy dosud neznámý neuvěřitelně četné individuální zdroje rádiového záření ve vesmíru,“ Singal řekl. „Ale cokoli v tomto ohledu je v současné době vysoce spekulativní a některé návrhy, které byly vzneseny, zahrnují zničení temné hmoty, supernovy prvních generací hvězd a mnoho dalších.,“

Někteří vědci se domnívají, plyny ve velkých klastrů galaxií by mohl být zdroj, i když je to nepravděpodobné, ARCADE nástrojů by byl schopen detekovat záření z některého z nich. Podobně, tam je šance, že signál byl zjištěn z prvních hvězd, nebo to je původem z hodně jinak slabé rádiové galaxie, kumulativní účinek, který je zvedl. Ale pokud by tomu tak bylo, pak by musely být zabaleny neuvěřitelně těsně, do té míry, že mezi nimi není žádná mezera, což se zdá nepravděpodobné.,

Jak 13-rok-stará záhada bude vyřešena

„samozřejmě, je zde také možnost, že tam byla náhoda chyb mezi ARCADE a další měření, aby data, která mají mismeasured úrovni rádio synchrotron pozadí,“ Singal řekl., „Zdá se to nepravděpodobné, vzhledem k tomu, že se jedná o velmi odlišné přístroje měřící v zcela odlišných frekvenčních pásmech.“

ať už je signál jakýkoli, způsobuje také problémy, pokud jde o detekci jiných prostorových objektů. Jak NASA v minulosti upozornila, nejstarší hvězdy jsou skryty za vesmírným řevem, a to je ztěžuje detekci. Je to, jako by vesmír dával jednou rukou a vzal si druhou, ale odhalit něco tak neobvyklého je nesmírně vzrušující., Když vylučujete původ z pravěkých hvězd a známých rádiových zdrojů, jako je plyn v nejvzdálenějším halo naší Galaxie, je to tajemství, které by si každý vědec vychutnal s chutí.

„Za to, že si myslím, že budeme potřebovat nějaký geniální nový původu hypotézu, že nikdo nemá zdání.“

V zájmu vědců, aby konečně vyřešit tento 13-leté hlavolam, více výzkum a důkazy, které je bolestně zapotřebí., Jak to stojí, tam je debata nad odeslání ARCADE zálohovat dáno příchodem nových technologií, a vzhledem k jeho přesné nastavení nástrojů, ponoří do více než 500 litrů ultra-studené kapalné helium, aby se jim ještě více citlivý, tam by to rozhodně není na škodu.

ale objevují se i nové projekty, které by mohly pomoci. „Jeden z nich bude používat 300 metrový radioteleskop v Green Banku, West Virginia, map, rádio nebe na vyšší přesnost než dříve,“ řekl Kogut. „Možná to vrhne trochu světla na tajemství.“

Singal to určitě doufá., Pracuje na Green Bank Telescope projektu, využití největšího jasné-otvor radioteleskop na světě pro měření úrovně pozadí jako primární, spíše než vedlejší cíle. Provede to pomocí definitivního, účelového, absolutně kalibrovaného měření nulové úrovně pořízeného na frekvencích megahertz (MHz), kde je rádiová obloha nejjasnější. (Megahertz se rovná milionu hertzů.“toto měření je v současné době vyvíjeno týmem, na kterém jsem, s využitím vlastní instrumentace, která bude namontována na dalekohledu,“ vysvětlil Singal., Chystá se také další pokus o měření, ten, který chce měřit nebo dále omezovat takzvanou „anizotropii“ nebo variaci pozadí rádiového synchrotronu, opět na frekvencích MHz, kde dominuje.

“ to není jeho absolutní úroveň, ale spíše malé rozdíly od místa k místu na obloze,“ řekl Singal. „S některými spolupracovníky se snažím o první pokus pomocí nízkofrekvenčního pole v Nizozemsku., Obě tyto měření na koncert může pomoci zjistit, zda rádio synchrotron pozadí je primárně galaktické nebo extragalaktických původu. Kromě toho si myslím, že možná budeme potřebovat nějakou brilantní novou hypotézu původu, na kterou ještě nikdo nepomyslel.,“

Další zdroje:

• Přečtěte si více o Absolutní Radiometr pro Kosmologii, Astrofyzice, a Difúzních Emisí (ARKÁDY) mise z NASA Goddard Space Flight Center
• Učit se o synchrotronové záření s National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
• Zjistit více o nízkofrekvenční Pole (LOFAR) radioteleskop z ASTRON Nizozemského Institutu pro radioastronomii

Tento článek byl převzat z předchozí verze zveřejněna ve Všech O tom, časopisů vesmír, Budoucnost, Ltd. publikace.,