Space roar: NASA opdagede den højeste lyd i universet, men hvad er det?

i rummet kan ingen høre dig skrige, men med det rigtige udstyr er det muligt at opdage et brøl. Det er, hvad forskere opdagede tilbage i 2006, da de begyndte at lede efter fjerne signaler i universet ved hjælp af et komplekst instrument fastgjort til en enorm ballon, der blev sendt til rummet. Instrumentet var i stand til at hente radiobølger fra varmen fra fjerne stjerner, men hvad der kom igennem det år var intet mindre end forbløffende.,

da instrumentet lyttede fra en højde på cirka 23 miles (37 kilometer), hentede det et signal, der var seks gange højere end forventet af kosmologer. Fordi det var for højt til at være tidlige stjerner og langt større end den forudsagte kombinerede radioemission fra fjerne galakser, forårsagede det kraftige signal stor Forundring. Og forskere ved stadig ikke, hvad der forårsager det, selv i dag. Derudover kan det hæmme bestræbelserne på at søge efter signaler fra de første stjerner, der dannede sig efter Big Bang.,

instrumentet, der opdagede det mystiske brølende signal, var det absolutte Radiometer for kosmologi, astrofysik og diffus Emission (arkade), som NASA byggede for at udvide studiet af det kosmiske mikrobølgebaggrundsspektrum ved lavere frekvenser.

Den mission ‘ s videnskabelige mål — som ARCADE svævede højt over Jordens atmosfære, uden indblanding fra vores planet — var at finde varme fra den første generation af stjerner, søg for partikel fysik levn fra Big Bang og iagttage dannelsen af de første stjerner og galakser., Det opnåede disse mål ved at scanne 7% af nattehimlen for radiosignaler, da fjernt lys bliver radiobølger, da det mister energi over afstand.relateret: Big Bang: Hvad skete der virkelig ved vores univers fødsel?

NASAs lyd fra rummet

ARCADE var i stand til at foretage “absolut kalibrerede nul-niveau” målinger, hvilket betyder, at det målte den faktiske lysstyrke af noget i reelle fysiske termer snarere end relative termer. Dette var forskelligt fra typiske radioteleskoper, der observerer og kontrasterer to punkter på himlen., Ved at se på alle de “lys” og sammenligne det med en blackbody kilde, ARCADE var i stand til at se kombinationen af mange dim kilder. Det var da, at intensiteten af et bestemt signal blev tydeligt, omend over mange måneder.

“selv om det kan gøre en god film at se os overraskede, når vi kan se lyset meter pop over til en værdi seks gange, hvad der var forventet, vi rent faktisk har brugt år på at blive klar til vores ballon flyvning og en meget travl nat at tage data,” sagde NASA videnskabsmand J. Dale Fixsen., “Det tog derefter måneder med dataanalyse at først adskille instrumentelle effekter fra signalet og derefter adskille galaktisk stråling fra signalet. Så overraskelsen blev gradvist afsløret over måneder.”Når det er sagt, var virkningen stadig enorm.

siden da har forskere kigget for at se, hvor strålingen kommer fra, mens de søger at beskrive signalets egenskaber. Sidstnævnte blev tilsyneladende ret hurtigt.,

“Det er en diffus signal, der kommer fra alle retninger, så det er ikke forårsaget af nogen enkelt genstand,” sagde Al Kogut, der ledes ARCADE team på NASA ‘ s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. “Signalet har også et frekvensspektrum eller ‘farve’, der ligner radioemission fra vores egen Mælkevejsgalakse.”

forskere kalder signalet” radio synchrotron background ” — baggrunden er en emission fra mange individuelle kilder og blandes sammen til en diffus glød., Men fordi “rumbrøl” er forårsaget af synkrotronstråling, er en type emission fra højenergiladede partikler i magnetfelter, og fordi hver kilde har det samme karakteristiske spektrum, er det vanskeligt at identificere oprindelsen af dette intense signal.

“det har været kendt siden slutningen af 1960′ erne, at den kombinerede radioemission fra fjerne galakser skulle danne en diffus radiobaggrund, der kommer fra alle retninger,” fortalte Kogut alt om plads i en e-mail., “Rumbrøl ligner dette forventede signal, men der ser ikke ud til at være seks gange flere galakser i det fjerne univers for at udgøre forskellen, hvilket kunne pege på noget nyt og spændende som kilden.”

Er plads brøl, der kommer fra Mælkevejen?,

hvorvidt denne kilde er inden for eller uden for Mælkevejen er under debat.

“der er gode argumenter for, hvorfor det ikke kan komme fra Mælkevejen, og gode argumenter for, hvorfor det ikke kan komme uden for galaksen,” sagde Kogut.en af grundene til, at det sandsynligvis ikke kommer fra vores galakse, er, at brøl ikke ser ud til at følge den rumlige fordeling af Mælkevejsradioemission. Men ingen siger med sikkerhed, at signalet ikke er fra en kilde tættere på hjemmet-kun at de smarte penge er på det, der kommer fra andre steder.,

“jeg ville ikke rigtig sige, at forskerne stort set har udelukket muligheden af radio synkrotron baggrund stammer fra vores galakse,” sagde Jack Singal, en assisterende professor i fysik ved University of Richmond i Virginia, der for nylig førte til en workshop om sagen. “Jeg vil dog sige, at denne forklaring synes at være mindre sandsynlig.,

“Den primære årsag er, at det ville gøre vores galakse helt i modsætning til lignende spiral galakse, som så vidt vi kan fortælle ikke udviser den slags kæmpe, sfærisk, radio-emitting halo, der rækker langt ud over det galaktiske disk, der ville være nødvendige. Der er også andre problemer, såsom at det ville kræve en fuldstændig nytænkning af vores modeller af det galaktiske magnetfelt.”

Fi .sen er helt enig. “I andre spiralgalakser er der et tæt forhold mellem infrarød og radioemission, selv i små dele af disse andre,” sagde han., “Så hvis det kommer fra en glorie omkring vores galakse, ville det gøre Mælkevejen til en underlig galakse, mens det i de fleste andre henseender virker som en ‘normal’ spiralgalakse.”

af disse grunde mener eksperter, at signalet primært er ekstragalaktisk Oprindelse. “Det ville gøre det til den mest interessante fotonbaggrund på himlen i øjeblikket, fordi kildepopulationen er helt ukendt,” sagde Singal. Men da Universet er så stort, indsnævrer det ikke lige så meget, hvorfor forskere har arbejdet hårdt for at komme med flere teorier for signalets kilde.,

Relateret: Mystiske dyb-plads blinker gentag hver 157 dage

den Amerikanske fysiker David Brown, for eksempel, sagde den plads, roar kunne være “den første store empiriske succes af M-teori,” en bred matematisk ramme der omfatter strengteori. “Der kan være en Fredkin-Wolfram automat spredt over hele skarer af alternative universer, fremstilling af tilbagevendende fysiske tid med endeløse gentagelser af alle mulige fysiske begivenheder,” Brown skrev på FQXi Fællesskabet blog., Hvad dette antager, er, at det tidlige univers havde meget mere reelt stof end i dag, der tegner sig for det magtfulde radiosignal.

Den plads, roar kunne være “den første store empiriske succes af M-teori,” en bred matematisk ramme der omfatter strengteori.

Men hvis det er for langt ude, der er andre teorier, at få tænderne i., “Radioastronomer har set på himlen og har identificeret et par typer synkrotronkilder,” sagde Fi .sen.

synkrotronstråling er let at fremstille, sagde han. “Alt hvad du behøver, er energirige partikler og et magnetisk felt, og der er energirige partikler overalt, produceret af supernovaer, stjernevinde, sorte huller, selv OB stjerner”, som er varme, tunge stjerner af spektrale type O eller tidlig type B. “det Intergalaktiske rum ser ud til at være fyldt med meget varm gas, så hvis intergalaktiske magnetiske felter, der var stærk nok , at de kunne generere glat synkrotronstråling,” sagde han.,

det er også kendt, at synkrotronstråling er forbundet med stjerneproduktion. “Dette genererer også infrarød stråling, og dermed den tætte sammenhæng,” sagde Fi .sen. “Men måske genererede de første stjerner synkrotronstråling endnu, før metaller blev produceret, genererede de ikke særlig meget infrarød stråling. Eller måske er der en proces, som vi ikke har tænkt på endnu.”

Så hvad efterlader dette os med?, “Mulige kilder inkluderer enten diffuse store mekanismer, såsom turbulent fusionerende klynger af galakser, eller en helt ny klasse hidtil ukendte utroligt mange individuelle kilder til radioemission i universet,” sagde Singal. “Men alt i den henseende er meget spekulativt i øjeblikket, og nogle forslag, der er blevet rejst, inkluderer udslettelse af mørkt stof, supernovaer fra de første generationer af stjerner og mange andre.,”

Nogle forskere har foreslået, gasser i store klynger af galakser, der kunne være årsagen, selv om det er usandsynligt, ARCADE instrumenter ville have været i stand til at registrere stråling fra nogen af dem. Tilsvarende er der en chance for, at signalet blev detekteret fra de tidligste stjerner, eller at det stammer fra masser af ellers svage radiogalakser, hvis akkumulerende virkning bliver afhentet. Men hvis dette var tilfældet, skulle de pakkes utroligt tæt, til det punkt, at der ikke er nogen kløft mellem dem, hvilket synes usandsynligt.,

Hvordan den 13-år-gammel mystik vil blive løst

“der er selvfølgelig også den mulighed, at der har været et sammenfald af fejl blandt ARCADE og de andre målinger til dato, der har mismeasured niveauet af radio synkrotron baggrund,” Memory sagde., “Dette virker usandsynligt, da disse er meget forskellige instrumenter, der måler i helt forskellige frekvensbånd.”

uanset hvad signalet er, forårsager det også problemer, når det kommer til at opdage andre rumobjekter. Som NASA har påpeget i fortiden, er de tidligste stjerner skjult bag rumbrøl, og det gør dem vanskeligere at opdage. Det er som om universet giver med den ene hånd og tager med en anden, men at have afdækket noget så usædvanligt er enormt spændende., Når du udelukker en oprindelse fra primordiale stjerner og kendte radiokilder som gas i den yderste glorie af vores galakse, er det et mysterium, som enhver videnskabsmand ville nyde med relish.

“ud over det tror jeg, vi måske har brug for en strålende ny oprindelseshypotese, som ingen har tænkt på endnu.”

for forskerne at finde en endelig løsning på denne 13-årige gåde, mere forskning og evidens er der hårdt brug for., Som det står, er der en debat om at sende arkade tilbage i betragtning af fremkomsten af ny teknologi, og i betragtning af dets præcise sæt instrumenter, nedsænket i mere end 500 gallon ultra-kold flydende helium for at gøre dem endnu mere følsomme, ville der helt sikkert ikke være nogen skade ved at gøre det.

men der er også nye projekter, der kan hjælpe. “En af dem vil bruge 300-fods radioteleskop ved Green Bank, Westest Virginia, til at kortlægge radiohimmelen til højere præcision end før,” sagde Kogut. “Måske vil dette kaste lys over mysteriet.”

Singal håber bestemt det., Han arbejder på Green Bank Telescope project, der gør brug af det største klare blænde radioteleskop i verden til at måle niveauet af baggrunden som et primært, snarere end accessorisk mål. Det vil gøre dette ved hjælp af en endelig, specialbygget, absolut kalibreret nulniveaumåling taget ved megahert. (MH.)-frekvenserne, hvor radiohimmelen er lysest. (En megahert.er lig med en million Hert..”denne måling udvikles i øjeblikket af et team, som jeg er på, ved hjælp af brugerdefineret instrumentering, som vil blive monteret på teleskopet,” forklarede Singal., Der vil også være et andet måleforsøg, denne søger at måle eller yderligere begrænse den såkaldte “anisotropi” eller variation af radiosynkrotronbakgrunden igen ved MH.-frekvenserne, hvor den dominerer.

“det er ikke dets absolutte niveau, men snarere de små forskelle fra sted til sted på himlen,” sagde Singal. “Med nogle samarbejdspartnere forsøger jeg et første forsøg på at bruge lavfrekvent Array i Holland., Begge disse målinger i koncert kan hjælpe med at negle ned, om radiosynkrotronbakgrunden primært er galaktisk eller ekstragalaktisk Oprindelse. Ud over det tror jeg, at vi måske har brug for en strålende ny oprindelseshypotese, som ingen har tænkt på endnu.,”

Yderligere ressourcer:

• Læs mere om den Absolute Radiometer for Cosmology, Astrophysics and Diffuse Emission (ARCADE) mission fra NASA ‘ s Goddard Space Flight Center
• Lær om synkrotron stråling med National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
• find ud af mere om den lavfrekvente Array (LOFAR) radio telescope fra ASTRON Netherlands Institute for Radio Astronomy

Denne artikel blev tilpasset fra en tidligere version udgivet i Alt Om Plads magasin, en Fremtid, Ltd. offentliggørelse.,