in de ruimte kan niemand je horen schreeuwen, maar met de juiste apparatuur is het mogelijk om een gebrul te detecteren. Dat is wat wetenschappers ontdekten in 2006 toen ze begonnen te zoeken naar signalen in het heelal met behulp van een complex instrument bevestigd aan een enorme ballon die naar de ruimte werd gestuurd. Het instrument was in staat om radiogolven op te pikken van de hitte van verre sterren, maar wat door dat jaar kwam was niets minder dan verbazingwekkend.,
terwijl het instrument luisterde vanaf een hoogte van ongeveer 37 kilometer, nam het een signaal op dat zes keer luider was dan verwacht door kosmologen. Omdat het te luid was om vroege sterren te zijn en veel groter dan de voorspelde gecombineerde radio-emissie van verre sterrenstelsels, veroorzaakte het krachtige signaal grote verwarring. En wetenschappers weten nog steeds niet wat de oorzaak is, zelfs vandaag de dag. Bovendien kan het de zoektocht naar signalen van de eerste sterren die na de oerknal zijn ontstaan, belemmeren.,het instrument dat het mysterieuze brullende signaal detecteerde was de Absolute Radiometer voor kosmologie, astrofysica en Diffuse emissie (ARCADE), die NASA bouwde om de studie van het kosmische microgolfachtergrondspectrum bij lagere frequenties uit te breiden. de wetenschappelijke doelen van de missie — terwijl de ARCADE hoog boven de atmosfeer van de aarde zweefde, vrij van interferentie van onze planeet — waren het vinden van warmte van de eerste generatie sterren, het zoeken naar overblijfselen van de deeltjesfysica van de oerknal en het observeren van de vorming van de eerste sterren en sterrenstelsels., Het bereikte deze doelen door 7% van de nachtelijke hemel te scannen op radiosignalen, aangezien ver licht radiogolven wordt als het energie verliest over afstand.
gerelateerd: de oerknal: wat gebeurde er echt bij de geboorte van ons universum?
NASA ‘ s sound from space
ARCADE was in staat om “absoluut gekalibreerde nulniveau” metingen te doen, wat betekent dat het de werkelijke helderheid van iets in reële fysieke termen meet in plaats van relatieve termen. Dit was anders dan de typische radiotelescopen, die twee punten aan de hemel observeren en contrasteren., Door te kijken naar al het “licht” en te vergelijken met een blackbody bron, ARCADE was in staat om de combinatie van vele dim bronnen te zien. Het was toen dat de intensiteit van een bepaald signaal duidelijk werd, zij het over vele maanden.
“hoewel het een goede film zou kunnen zijn om ons verrast te zien wanneer we de lichtmeter zien pop-over tot een waarde zes keer wat verwacht werd, hebben we eigenlijk jaren besteed aan het voorbereiden op onze ballonvlucht en een zeer drukke nacht met het nemen van gegevens,” zei NASA-wetenschapper Dale J. Fixsen., “Het duurde maanden van data-analyse om eerst Instrumentele effecten van het signaal te scheiden en vervolgens Galactische straling van het signaal te scheiden. Dus de verrassing werd geleidelijk onthuld in de loop van maanden.”Dat gezegd hebbende, de impact was nog steeds enorm.
sindsdien hebben wetenschappers gekeken waar de straling vandaan komt, terwijl ze de eigenschappen van het signaal wilden beschrijven. Dat laatste werd vrij snel duidelijk., “het is een diffuus signaal dat uit alle richtingen komt, dus het wordt niet veroorzaakt door één enkel object,” zei Al Kogut, die het ARCADE team leidde van het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. “Het signaal heeft ook een frequentiespectrum, of ‘kleur’, dat vergelijkbaar is met radio-emissie van onze eigen Melkweg.”
wetenschappers noemen het signaal “radio synchrotron background” – achtergrond is een emissie van vele individuele bronnen en vermengt zich tot een diffuse gloed., Maar omdat het” ruimtegebrul ” wordt veroorzaakt door synchrotronstraling, een soort emissie van hoog-energetische geladen deeltjes in magnetische velden, en omdat elke bron hetzelfde karakteristieke spectrum heeft, is het moeilijk om de oorsprong van dit intense signaal te bepalen.
” Het is bekend sinds de late jaren 1960 dat de gecombineerde radio-emissie van verre sterrenstelsels een diffuse radio-achtergrond zou moeten vormen die vanuit alle richtingen komt, ” vertelde Kogut alles over ruimte in een e-mail., “De ruimte brul is vergelijkbaar met dit verwachte signaal, maar er lijkt niet te zijn zes keer meer sterrenstelsels in het Verre universum om het verschil te maken, die zou kunnen wijzen op iets nieuws en spannend als de bron.”
is the space brul coming from the Milky Way?,
of deze bron zich binnen of buiten de Melkweg bevindt, wordt besproken.
” Er zijn goede argumenten waarom het niet van binnen de Melkweg kan komen, en goede argumenten waarom het niet van buiten de melkweg kan komen, ” zei Kogut.
een van de redenen dat het waarschijnlijk niet vanuit ons melkwegstelsel komt is omdat het gebrul de ruimtelijke verdeling van de radio-emissie van de Melkweg niet lijkt te volgen. Maar niemand zegt met zekerheid dat het signaal niet van een bron dichter bij huis komt — alleen dat het slimme geld erop staat dat het van elders komt.,
Dit artikel wordt u aangeboden door All About spatie.All About Space magazine neemt je mee op een ontzagwekkende reis door ons zonnestelsel en daarbuiten, van de verbazingwekkende technologie en ruimtevaartuigen die de mensheid in staat stellen zich in een baan om de aarde te begeven, tot de complexiteit van de ruimtewetenschap.,”ik zou niet zeggen dat wetenschappers grotendeels de mogelijkheid hebben uitgesloten dat de achtergrond van radiosynchrotron afkomstig is uit onze Melkweg,” zei Jack Singal, een assistent-professor in de natuurkunde aan de Universiteit van Richmond in Virginia, die onlangs een workshop over deze kwestie leidde. “Echter, Ik zou zeggen dat deze verklaring lijkt minder waarschijnlijk.,
” de primaire reden is dat het ons sterrenstelsel totaal anders zou maken dan elk soortgelijk spiraalstelsel, dat Voor zover we weten niet het soort gigantische, bolvormige, radio-emitterende halo vertoont die zich ver buiten de Galactische schijf uitstrekt die nodig zou zijn. Er zijn ook andere zaken, zoals dat het een volledige heroverweging van onze modellen van het Galactische magnetische veld zou vereisen.”
Fixsen is het daar volledig mee eens. “In andere spiraalstelsels is er een nauwe relatie tussen de infrarode en radio-emissie, zelfs in kleine delen van deze anderen,” zei hij., “Dus, als het van een halo rond ons melkwegstelsel komt, zou het de Melkweg een raar melkwegstelsel maken, terwijl het in de meeste andere opzichten lijkt op een ‘normaal’ spiraalstelsel.”
om die redenen denken experts dat het signaal voornamelijk extragalactisch van oorsprong is. “Het zou het de meest interessante foton achtergrond in de hemel op dit moment, omdat de bron bevolking is volledig onbekend,” Singal zei. Maar omdat het heelal zo groot is, beperkt dit de dingen niet echt.daarom hebben wetenschappers hard gewerkt om met meerdere theorieën te komen voor de bron van het signaal.,
gerelateerd: mysterieuze Deep-space flitsen herhalen zich elke 157 dagen volgens de Amerikaanse natuurkundige David Brown zou het ruimtebrul “het eerste grote empirische succes van de M-theorie” kunnen zijn, een breed wiskundig raamwerk dat de snaartheorie omvat. “Er zou een Fredkin-Wolfram automaat verspreid over vele verschillende universums, die terugkerende fysieke tijd met eindeloze herhalingen van alle mogelijke fysieke gebeurtenissen,” Brown schreef op de Fqxi Community blog., Wat dit veronderstelt is dat het vroege universum veel meer echte materie had dan vandaag, wat verantwoordelijk is voor het krachtige radiosignaal.
het ruimtegebrul zou” het eerste grote empirische succes van de M-theorie ” kunnen zijn, een breed wiskundig raamwerk dat de snaartheorie omvat.
– natuurkundige David Brown
maar als dat te ver is, zijn er andere theorieën om je tanden in te zetten., “Radioastronomen hebben naar de hemel gekeken en hebben een paar soorten synchrotronbronnen geïdentificeerd,” zei Fixsen.
synchrotronstraling is gemakkelijk te maken, zei hij. “Alles wat je nodig hebt is energetische deeltjes en een magnetisch veld, en er zijn overal energetische deeltjes, geproduceerd door supernova’ s, sterrenwinden, zwarte gaten, zelfs OB-sterren,” die hete, massieve sterren van spectraal Type O of vroeg-type B. “intergalactische ruimte lijkt te worden gevuld met zeer heet gas , dus als intergalactische magnetische velden sterk genoeg waren, konden ze gladde synchrotronstraling genereren,” zei hij.,
Het is ook bekend dat synchrotronstraling geassocieerd wordt met sterproductie. “Dit genereert ook infrarode straling, vandaar de nauwe correlatie,” Fixsen zei. “Maar misschien genereerden de eerste sterren synchrotronstraling, maar voordat metalen werden geproduceerd, genereerden ze niet veel infraroodstraling. Of misschien is er een proces waar we nog niet aan gedacht hebben.”
dus wat blijft er over?, “Mogelijke bronnen zijn ofwel diffuse grootschalige mechanismen zoals turbulent samenvoegen clusters van sterrenstelsels, of een geheel nieuwe klasse van tot nu toe onbekende ongelooflijk talrijke individuele bronnen van radio-emissie in het universum,” Singal zei. “Maar alles in dat opzicht is zeer speculatief op dit moment, en sommige suggesties die zijn geopperd omvatten vernietiging van donkere materie, supernova’ s van de eerste generaties van sterren en vele anderen.,sommige wetenschappers hebben gesuggereerd dat gassen in grote clusters van sterrenstelsels de bron zouden kunnen zijn, hoewel het onwaarschijnlijk is dat ARCADE ‘ s instrumenten straling van een van hen zouden kunnen detecteren. Op dezelfde manier is er een kans dat het signaal werd gedetecteerd van de vroegste sterren of dat het afkomstig is van veel anders dim radio sterrenstelsels, waarvan het accumulatieve effect wordt opgepikt. Maar als dit het geval was dan zouden ze ongelooflijk strak moeten worden verpakt, tot het punt dat er geen kloof tussen hen is, wat onwaarschijnlijk lijkt.,
How the 13-year-old mystery will be solved
“natuurlijk is er ook de mogelijkheid dat er een toeval is geweest van fouten tussen ARCADE en de andere metingen tot nu toe die het niveau van de radiosynchrotronachtergrond verkeerd hebben gemeten”, zei singal., “Dit lijkt onwaarschijnlijk, gezien het feit dat dit zeer verschillende instrumenten meten in heel verschillende frequentiebanden.”
wat het signaal ook is, het veroorzaakt ook problemen als het gaat om het detecteren van andere ruimteobjecten. Zoals NASA in het verleden heeft opgemerkt, zijn de vroegste sterren verborgen achter het ruimtegebrul, en dat maakt ze moeilijker te detecteren. Het is alsof het universum met de ene hand geeft en met de andere neemt, maar om zoiets ongewoons bloot te leggen is enorm opwindend., Als je een oorsprong uit oersterren en bekende radiobronnen zoals gas in de buitenste halo van ons melkwegstelsel uitsluit, is het een mysterie dat elke wetenschapper met smaak zou proeven.
” verder denk ik dat we een briljante nieuwe oorsprong hypothese nodig hebben waar nog niemand aan heeft gedacht.”
– astrofysicus Jack Singal
om dit 13-jarige raadsel eindelijk op te lossen, is meer onderzoek en bewijs hard nodig., Zoals het er nu voorstaat, is er een debat over het sturen van ARCADE back-up gezien de komst van nieuwe technologie, en gezien de precieze set van instrumenten, ondergedompeld in meer dan 500 gallons ultra-koude vloeibare helium om ze nog gevoeliger te maken, zou er zeker geen kwaad in dit te doen.
maar er zijn ook nieuwe projecten die kunnen helpen. “Een van hen zal gebruik maken van de 300-voet radiotelescoop op Green Bank, West Virginia, om de radio hemel in kaart te brengen met een hogere precisie dan voorheen,” Kogut zei. “Misschien zal dit wat licht werpen op het mysterie.”
Singal hoopt dat zeker., Hij werkt aan het Green Bank Telescope-project, waarbij hij gebruik maakt van de grootste radiotelescoop met heldere diafragma ter wereld om het niveau van de achtergrond te meten als primair, in plaats van als bijkomend doel. Het zal dit doen met behulp van een definitieve, speciaal gebouwde, absoluut gekalibreerde nul-niveaumeting genomen op de megahertz (MHz) frequenties waar de radiohemel het helderst is. (Een megahertz is gelijk aan een miljoen hertz.)
“deze meting wordt momenteel ontwikkeld door een team waar ik bij Ben, gebruikmakend van aangepaste instrumenten die op de telescoop zullen worden gemonteerd,” legt Singal uit., Er komt ook een andere meetpoging, deze die de zogenaamde “anisotropie” wil meten of verder beperken, of variatie van de radiosynchrotronachtergrond, opnieuw op de MHz-frequenties waar deze overheerst.
“dat is niet het absolute niveau, maar de kleine verschillen van plaats tot plaats in de lucht,” zei Singal. “Met een aantal medewerkers probeer ik daar een eerste poging toe met behulp van de laagfrequente Array in Nederland., Beide metingen in overleg kunnen helpen vast te stellen of de achtergrond van het radiosynchrotron voornamelijk galactisch of extragalactisch van oorsprong is. Buiten dat, denk ik dat we misschien een briljante nieuwe oorsprong hypothese nodig hebben waar nog niemand aan heeft gedacht.,”
aanvullende bronnen:
- Lees meer over de Absolute Radiometer voor kosmologie, astrofysica, en Diffuse emissie (ARCADE) missie van NASA ‘ s Goddard Space Flight Center
- leer meer over synchrotronstraling met het National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
- ontdek meer over de low-Frequency Array (LOFAR) radiotelescoop van ASTRON Netherlands Institute voor radioastronomie
Dit artikel is gebaseerd op een eerdere versie gepubliceerd in all about space magazine, a future Ltd. publicatie.,