Længe siden, millioner af år, før den første stjerne gnistrede til liv, var hele universet et hav af mørke.
Begyndende omkring 400.000 år efter Big Bang og varede hundreder af millioner af år, markerede denne såkaldte mørke alder af universet den sidste gang, hvor tom plads virkelig var tom; ingen planeter, ingen solskin, ingen galakser, intet liv - bare en tåge brintatomer, der er smedet af Big Bang og overladt til at snuble gennem mørket.
I dag forsøger teleskoper rundt om i verden at få et glimt af det primære brint (kendt som neutralt brint) for at kortlægge det øjeblik, hvor de mørke tidsalder endelig sluttede og de første galakser dannede sig. Mens de gamle atomer forbliver undvigende, kan et team af forskere i den australske outback måske komme tættere på at finde dem end nogensinde før.
I henhold til den nye undersøgelse, der blev offentliggjort til preprint-databasen arXiv og snart skulle vises i Astrophysical Journal, brugte astronomer Murchison Widefield Array (MWA) radioteleskop til at kikke dybt ind i den kosmiske fortid på jagt efter neutral brintets signaturbølgelængde. De fandt ikke, hvad de ledte efter - dog ved hjælp af nye indstillinger i teleskopets nyligt opdaterede array, bestemte holdet den laveste grænse nogensinde for neutral brintets signalstyrke.
"Vi kan med tillid sige, at hvis det neutrale brintsignal var noget stærkere end den grænse, vi satte i papiret, så ville teleskopet have opdaget det," sagde studieco-forfatter Jonathan Pober, en adjunkt i fysik ved Brown University i Rhode Island. Det betyder, at jakten på disse gamle molekyler stadig er på, og nu ved forskere, at neutralt hydrogens fodaftryk er endnu svagere end forventet.
De første atomer
Energien, der kørte gennem det tidlige univers, var så stærk, at hvert atom fik sine elektroner revet væk, hvilket gav dem en positiv ladning. Det første af disse atomer var den positivt ladede hydrogenion. I løbet af hundreder af tusinder af år afkøles universet og ekspanderede nok til, at disse brintioner kunne genvinde deres elektroner og igen blive neutrale. Disse neutrale hydrogenatomer antages at være det dominerende træk i de kosmiske mørke aldre. (Til sidst, når nok af dem klumpede sig sammen for at danne de første stjerner, blev atomerne igen ioniseret med energi, der var udstrålet fra disse stjerner.)
Forskere ved, at neutralt brint udsender stråling ved en bølgelængde på 21 centimeter - men da universet har udvidet sig i løbet af de sidste 12 milliarder år, er disse bølgelængder også strækket ud. Forfatterne af den nye undersøgelse anslåede, at neutralt brintets bølgelængde er strakt til ca. 2 meter - og det er signalet om, at de søgte himlen efter brug af MWA.
Problemet er, at der er mange kilder (både menneskeskabte og himmelske), der udstråler på samme bølgelængde.
"Alle disse andre kilder er mange størrelsesordener stærkere end det signal, vi prøver at opdage," sagde Pober. "Selv et FM-radiosignal, der reflekteres fra et fly, der tilfældigvis passerer over teleskopet, er nok til at forurene dataene."
Så Pober og hans kolleger skrev en række ligninger for at identificere og udslette disse forurenende stoffer i deres observationer. Efter at have taget mere end 1.200 radiobølgesnapsbilleder af himlen, bestemte forskerne, at alle spor af 2 meter-emissioner, de fandt, kom fra et andet sted end det neutrale brint, de ledte efter.
Mens det værdsatte atomsignal forbliver uopdaget, lykkes den nye forskning med at indsnævre, hvordan fremtidige søgninger efter neutralt brint skal se ud. Ifølge forskerne er disse resultater en stærk sag, at MWA-eksperimenterne fører denne jagt ned ad den rigtige vej. Med yderligere forskning kunne de sidste relikvier fra de kosmiske mørke aldre snart bringes til lys.
