Plass roar: NASA oppdaget den høyeste lyden i universet, men hva er det?

I verdensrommet kan ingen høre deg skrike, men med riktig utstyr er det mulig å oppdage et brøl. Det er hva forskere oppdaget tilbake i 2006, da de begynte å se etter fjernt signaler i universet ved hjelp av et komplekst instrument er festet til en stor ballong som ble sendt ut i verdensrommet. Apparatet var i stand til å plukke opp radiobølger fra varmen av fjerne stjerner, men hva som kom gjennom dette året var intet mindre enn forbløffende.,

Som instrument hørt fra en høyde på ca 23 miles (37 km), det plukket opp et signal som var seks ganger høyere enn forventet av cosmologists. Fordi det var for høyt til å være tidlig stjerner og langt større enn de anslåtte kombinert radio-utslipp fra fjerne galakser, kraftig signal forårsaket store puzzlement. Og forskerne vet fortsatt ikke hva som er årsaken til det, selv i dag. Hva mer, det kan hemme arbeidet med å søke etter signaler fra de første stjernene som ble dannet etter Big Bang.,

apparatet som oppdaget den mystiske brølende signalet var den Absolutte Radiometer for Kosmologi, Astrofysikk, og Diffuse Utslipp (ARKADE), som NASA bygget for å utvide studien av den kosmiske mikrobølgeovn bakgrunn spekteret ved lavere frekvenser.

oppdraget science mål — som ARCADE svevet høyt over Jordens atmosfære, fri for forstyrrelser fra vår planet — var å finne varmen fra den første generasjonen av stjerner, søk for partikkelfysikk relikvier fra Big Bang og observere dannelsen av de første stjerner og galakser., Det oppnådd disse målene ved å skanne 7% av nattehimmelen for radiosignaler, siden fjernt lyset blir radiobølger som den mister energi over avstand.

i Slekt: Big Bang: Hva skjedde egentlig på våre universets fødsel?

nasas lyd fra verdensrommet

ARCADE var i stand til å gjøre «absolutt kalibrert null-nivå» målinger, noe som betyr at det var å måle den faktiske lysstyrken på noe i det virkelige fysiske form snarere enn relative termer. Dette var forskjellig fra vanlig radio teleskop som observerer og kontrast to poeng i himmelen., Ved å se på alle de «lette» og å sammenligne det til en blackbody kilde, ARKADE var i stand til å se kombinasjonen av mange dårlige kilder. Det var da at intensiteten i en bestemt signal ble klart, men over mange måneder.

«Selv om det kan gjøre en god film å se oss overrasket når vi ser lysmåler pop over til en verdi seks ganger det som var forventet, vi har faktisk brukt mange år på å bli klar for vår ballong flyturen og en svært travel natt for å ta data,» sier NASA-forsker Dale J. Fixsen., «Det tok måneder av data analyse til første separate instrumentelle effekter fra signal og deretter å skille galaktisk stråling fra signalet. Så overraskelsen ble gradvis avdekket over måneder.»Når det er sagt, virkningen var fortsatt stor.

Siden da har forskere så for å se hvor strålingen kommer fra mens du er ute etter å beskrive egenskapene til signalet. Sistnevnte ble klart ganske raskt.,

«Det er en diffus signalet som kommer fra alle retninger, så det er ikke forårsaket av ett enkelt objekt,» sa Al Kogut, som ledet ARCADE-teamet på NASA ‘ s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. «Signal også har en frekvens spektrum, eller «farge» som er lik radio-utslipp fra vår egen galakse melkeveien.»

Forskerne kaller signalet «radio synchrotron bakgrunn» — bakgrunn være et utslipp fra mange individuelle kilder og blander sammen i en diffus glød., Men fordi «plass roar» er forårsaket av synchrotron radiation, en type utslipp fra høy-energi ladde partikler i magnetiske felt, og fordi hver kilde har den samme karakteristiske spektrum, lede opprinnelsen til denne intense signal er vanskelig.

«Det har vært kjent siden slutten av 1960-tallet at kombinert radio-utslipp fra fjerne galakser skal danne en diffus radio bakgrunn kommer fra alle retninger,» Kogut fortalte Alle Om Plass i en e-post., «Plass-roar er lik den forventede signal, men det synes ikke å være seks ganger mer galakser i det fjerne universet å gjøre opp forskjellen, som kan peke på noe nytt og spennende som kilde.»

Er plass roar kommer fra melkeveien?,

Om ikke denne kilden er innenfor eller utenfor melkeveien er under debatt.

«Det er gode argumenter hvorfor det ikke kan komme fra i melkeveien, og gode argumenter for hvorfor det ikke kan komme fra utenfor galaksen,» Kogut sa.

En grunn til at det sannsynligvis ikke kommer fra i vår galakse er fordi roar synes ikke å følge den romlige fordelingen av melkeveien radio-utslipp. Men ingen er sa for visst at signalet ikke er fra en kilde nærmere hjemme — bare at den smarte pengene er på det som kommer fra andre steder.,

«jeg ville ikke helt si at forskerne har i stor grad utelukket muligheten av radio synchrotron bakgrunn som stammer fra vår galakse,» sa Jack Singal, en assisterende professor i fysikk ved University of Richmond i Virginia, som nylig ledet en workshop om saken. «Men jeg vil si at denne forklaringen synes å være mindre sannsynlig.,

«Den primære årsaken er at det ville gjøre vår galakse helt ulikt noe lignende spiral galakse, som så vidt vi kan se ikke viser den slags gigantisk, sfærisk, radio-emitting halo strekker seg langt utover den galaktiske disk som ville være nødvendig. Det er andre problemer i tillegg, slik som at det ville kreve en fullstendig gjennomtenkning av våre modeller av den galaktiske magnetiske felt.»

Fixsen enig helhjertet. «I andre spiral galakser det er en nær relasjon mellom infrarød-og radio-utslipp, selv i små seksjoner av disse andre,» sa han., «Så, hvis det er fra en glorie rundt vår galakse, det ville gjøre melkeveien en merkelig galaxy, mens i de fleste andre respekterer det virker som en ‘vanlig’ spiral galakse.»

For de grunner, eksperter tror signalet er først og fremst extragalactic opprinnelse. «Det ville gjøre det mest interessante foton bakgrunn i himmelen i det øyeblikket fordi kilden befolkningen er helt ukjent,» Singal sa. Men siden universet er så stort at dette ikke akkurat smale ting ned så mye, noe som er grunnen til at forskere har jobbet hardt for å komme opp med flere teorier for signalet er kilde.,

i Slekt: Mystisk dyp-plass blinker gjenta hver 157 dager

Amerikanske fysikeren David Brown, for eksempel, sa plass roar kunne være «den første store empiriske suksessen av M-teori,» en bred matematisk rammeverk som omfatter streng teori. «Det kan være en Fredkin-Wolfram automat som er spredt over et utall av alternative universer, som gir tilbakevendende fysisk tid med endeløse repetisjoner av alle mulige fysiske hendelser,» Brown skrev på FQXi Samfunnet blogg., Hva dette forutsetter er at den tidlige universet hadde mye mer ekte rolle enn i dag, sto for den kraftige radio signal.

plassen roar kunne være «den første store empiriske suksessen av M-teori,» en bred matematisk rammeverk som omfatter streng teori.

Men hvis det er for langt ut, det er andre teorier for å få tennene inn., «Radio astronomer har sett på himmelen og har identifisert et par typer synchrotron kilder,» Fixsen sa.

Synchrotron radiation er lett å gjøre, sa han. «Alt du trenger er energetiske partikler og et magnetisk felt, og det er energetiske partikler overalt, produsert av supernovas, stellar vind, sorte hull, selv OB stjerner», som er varm, massive stjerner av spektral type O eller tidlig-type B. «Intergalactic plass ser ut til å være fylt med veldig varm gass, så hvis intergalaktiske magnetiske felt er sterke nok , kan de generere glatt synchrotron radiation,» sa han.,

Det er også kjent at synchrotron radiation er forbundet med stjerners produksjon. «Dette genererer også infrarød stråling, derav den nære sammenhengen,» Fixsen sa. «Men kanskje de første stjernene som genereres synchrotron radiation ennå, før metaller ble laget, gjorde de ikke genererer svært mye infrarød stråling. Eller kanskje det er en prosess som vi ikke har tenkt på ennå.»

Så hva betyr dette for oss?, «Mulige kilder er enten diffuse stor-skala mekanismer som turbulent sammenslåing klynger av galakser, eller en helt ny klasse av hittil ukjent utrolig mange individuelle kilder av radio-utslipp i universet,» Singal sa. «Men noe i den forbindelse er svært spekulativt i øyeblikket, og noen forslag som har vært behandlet inkluderer tilintetgjøre mørk materie, supernovae av de første generasjoner av stjerner og mange andre.,»

Noen forskere har foreslått gasser i store klynger av galakser kan være kilden, selv om det er usannsynlig ARCADE instrumenter ville ha vært i stand til å oppdage stråling fra noen av dem. På samme måte er det en sjanse for at signalet ble oppdaget fra de tidligste stjerner eller at det stammer fra mange ellers dim radio galakser, akkumulerte effekten av disse blir plukket opp. Men hvis dette var tilfelle så ville de være pakket utrolig godt, til det punkt at det ikke er noe mellomrom mellom dem, noe som virker lite sannsynlig.,

Hvordan den 13-år gamle mysteriet blir løst

«selvfølgelig, det er også den mulighet at det har vært en tilfeldighet av feil blant ARCADE og de andre målingene hittil som har mismeasured nivået på radio synchrotron bakgrunn,» Singal sa., «Dette virker lite sannsynlig, gitt at disse er svært forskjellige instrumenter som måler i ganske forskjellige frekvensbånd.»

Uansett hva signalet er, det er også forårsake problemer når det gjelder å oppdage andre plass gjenstander. Som NASA har påpekt tidligere, den tidligste stjerner er skjult bak plass roar, og det er noe som gjør dem vanskeligere å oppdage. Det er som om universet er å gi med den ene hånden og tar med den andre, men å ha avdekket noe så uvanlig er umåtelig spennende., Når du er utelukke en opprinnelse fra primordial-stjerner og kjente radio kilder som gass i den ytterste ringen av vår galakse, det er et mysterium noen vitenskapsmann ville smake med relish.

«Utover det, jeg tror vi kan trenge noen strålende ny opprinnelse hypotesen om at ingen har tenkt på ennå.»

for forskere å endelig løse denne 13 år conundrum, mer forskning og bevis er sårt trengt., Som det står, det er en debatt over å sende ARCADE sikkerhetskopiere gitt advent av ny teknologi, og gitt sin presise sett av instrumenter, midt i mer enn 500 liter ultra-kald flytende helium for å gjøre dem enda mer sensitive, ville det sikkert ingen skade i å gjøre det.

Men det er også nye prosjekter fremstår som kunne hjelpe. «En av dem som vil bruke den 300-fots radio teleskop på Green Bank, West Virginia, for å kartlegge radio sky til høyere presisjon enn før,» Kogut sa. «Kanskje dette vil kaste litt lys over mysteriet.»

Singal absolutt håp om det., Han jobber på den Grønne Bank Teleskop prosjektet, og gjøre bruk av de klart største blenderåpning radio teleskop i verden for å måle nivået av bakgrunnen som en primær, snarere enn hjelpeutstyr mål. Det vil gjøre dette ved hjelp av en definitiv, formål-bygget, helt kalibrert null-nivå måling på megahertz (MHz) frekvenser der radioen er himmelen lysest. (En megahertz er lik en million hertz.)

«Denne målingen blir nå utviklet av et team som jeg er på, og utnytte tilpasset instrumentering som vil bli montert på teleskopet,» Singal forklart., Det er også tenkt å være en annen måling forsøk, er dette en ønsker å måle eller ytterligere begrense den såkalte «anisotropy» eller en variasjon av radio synchrotron bakgrunn, igjen på MHz frekvenser der den dominerer.

«Det er ikke absolutt nivå, men heller små forskjeller fra sted til sted i himmelen,» Singal sa. «Med noen samarbeidspartnere, jeg prøver et første forsøk på at du bruker Lav-Frekvens Utvalg i Nederland., Begge disse målingene i fellesskap kan bidra til å spikre ned om radio synchrotron bakgrunnen er først og fremst galaktiske eller extragalactic opprinnelse. Utover det, jeg tror vi kan trenge noen strålende ny opprinnelse hypotesen om at ingen har tenkt på ennå.,»

Ekstra ressurser:

• Les mer om den Absolutte Radiometer for Kosmologi, Astrofysikk, og Diffuse Utslipp (ARKADE) oppdrag fra NASA ‘ s Goddard Space Flight Center
• Lære om synchrotron radiation med National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
• Oppdage mer om Lave Frekvenser Array (LOFAR) radio teleskop fra ASTRON Netherlands Institute for Radio Astronomy

Denne artikkelen ble tilpasset fra en tidligere versjon er publisert i Alt Om Plass magazine, en Fremtid Ltd. publikasjon.,