Jak usłyszeć echo z początków wszechświata w szumie emitowanym przez Ziemię? Schować się za Księżycem
Astronomowie zajmujący się badaniem bardzo wczesnych etapów ewolucji wszechświata mają powody do radości. Być może wkrótce otrzymają niesamowite ciekawe narzędzie do badania okresu, kiedy powstawały pierwsze gwiazdy we wszechświecie.
Początki wszechświata mimo Wielkiego Wybuchu (co błędnie implikuje ogromną jasność) były w rzeczywistości ciemne i mgliste. 380 000 lat po Wielkim Wybuchu w przestrzeni kosmicznej nie było ani gwiazd, ani galaktyk. Wypełniony był on rozległymi obłokami wodoru, z których gwiazdy zaczęły powstawać dopiero gdy wszechświat się odpowiednio ochłodził.
No dobrze, ale w jaki sposób w takim razie można badać ten ciemny okres historii wszechświata? Potencjalnie astronomowie mogliby obserwować promieniowanie radiowe emitowane przez owe obłoki wodoru na tzw. linii wodoru, czyli na falach długości 21 cm.
W czym zatem problem? Hałas radiowy
Promieniowanie to w większości jest blokowane przez ziemską atmosferę, albo ginie w natłoku innych, licznych przecież na Ziemi, źródeł dużo silniejszego promieniowania radiowego. Także w swoje bezpośrednie otoczenie kosmiczne Ziemia bezustannie wysyła mnóstwo sygnałów radiowych. W takich warunkach próba wyłuskania niezwykle słabego promieniowania wyemitowanego na początku wszechświata ponad 13 mld lat temu jest skazana na niepowodzenie bardziej niż szukanie igły w całej stodole ze stogami siana.
Jest jednak jedno miejsce, gdzie ten cały radiowy hałas z Ziemi nie jest słyszalny. I to nie jest drugi koniec wszechświata. Owo miejsce znajduje się „zaledwie” kilkaset tysięcy km od Ziemi. Gdzie? Za Księżycem.
Pamiętacie, jak w filmie Apollo 13 załoga statku miała dłuższą chwilę ciszy, kiedy okrążała Księżyc? To właśnie dlatego. Jeżeli z punktu widzenia obserwatora znajdującego się na Ziemi, statek czy sonda kosmiczna znajdą się za Księżycem, to nie ma szans na kontakt z nimi do momentu, kiedy nie wyłonią się z drugiej strony tarczy Księżyca. Po prostu za Księżyc fale radiowe nie docierają.
W ubiegłym roku Chiny wysłały na niewidoczną stronę Księżyca pierwszy lądownik w historii. Aby jednak się z nim komunikować, trzeba było wysłać na orbitę specjalną sondę. Sonda, przelatując za Księżycem, odbiera sygnały od lądownika, a gdy już wyleci z cienia Księżyca, przesyła je na Ziemię. Nie ma innej możliwości przesyłu danych z niewidocznej strony Księżyca. W przeciwnym razie nawet nie wiedzielibyśmy, czy lądownik wylądował czy się rozbił. Znajdując się na niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca, nie byłby w stanie z nami się w żaden sposób skontaktować.
Co to oznacza?
Kiedy znajdziemy się bezpośrednio za Księżycem, milknie całkowicie cały radiowy szum z Ziemi, a to doskonała okazja, żeby spróbować usłyszeć promieniowanie radiowe z odległych rejonów wszechświata.
Takie zadanie będzie miała sonda DAPPER (Dark Ages Polarimetry Pathfinder), która przelatując za Księżycem będzie w stanie nasłuchiwać delikatnych sygnałów radiowych ze wczesnego wszechświata. W tej części orbity będzie to możliwe, bowiem nigdzie w pobliżu nie będzie szumu radiowego pochodzącego z Ziemi. Gdy natomiast sonda będzie wylatywała z cienia Księżyca, zasłyszane sygnały będzie przesyłała na Ziemię.
Czekaliśmy 13 mld lat to poczekamy jeszcze kilka
DAPPER będzie stanowił element całego programu Artemis, którego głównym celem jest powrót człowieka na Księżyc. Sonda zostanie wypuszczona na orbitę okołoksiężycową z bezpośredniego otoczenia stacji orbitalnej Gateway. Między innymi dzięki temu będzie ona dużo tańsza od pełnoprawnej oddzielnej misji kosmicznej, jakie zazwyczaj NASA wysyła z Ziemi.
Aktualnie agencja NRAO przygotowuje prototyp odbiornika, który będzie nasłuchiwał głębokiego kosmosu. Według szacunków za dwa lata odbiornik będzie gotowy do testów.
