Non-deteksi sinyal kunci memungkinkan para astronom untuk menentukan seperti apa galaksi pertama – dan tidak –
Para peneliti telah mampu membuat beberapa penentuan kunci tentang galaksi pertama yang ada, dalam salah satu studi astrofisika pertama dari periode di Alam Semesta awal ketika bintang dan galaksi pertama terbentuk, yang dikenal sebagai fajar kosmik.
Dengan menggunakan data dari teleskop radio SARAS3 India, para peneliti yang dipimpin oleh University of Cambridge dapat melihat Alam Semesta yang sangat awal – hanya 200 juta tahun setelah Big Bang – dan membatasi massa dan output energi dari bintang dan galaksi pertama.
Berlawanan dengan intuisi, para peneliti dapat menempatkan batas-batas ini pada galaksi paling awal dengan tidak menemukan sinyal yang mereka cari, yang dikenal sebagai garis hidrogen 21 sentimeter.
Non-deteksi ini memungkinkan para peneliti untuk membuat penentuan lain tentang fajar kosmik, menempatkan pengekangan pada galaksi pertama, memungkinkan mereka untuk mengesampingkan skenario termasuk galaksi yang merupakan pemanas gas kosmik yang tidak efisien dan produsen emisi radio yang efisien.
Meskipun kita belum dapat secara langsung mengamati galaksi-galaksi awal ini,hasilnya, yang dilaporkan dalam jurnalNature Astronomy, merupakan langkah penting dalam memahami bagaimana Alam Semesta kita bertransisi dari sebagian besar kosong menjadi satu penuh bintang.
Memahami Alam Semesta awal, ketika bintang dan galaksi pertama terbentuk, adalah salah satu tujuan utama observatorium baru. Hasil yang diperoleh dengan menggunakan data SARAS3 adalah studi bukti konsep yang membuka jalan untuk memahami periode ini dalam perkembangan Alam Semesta.
Proyek SKA – yang melibatkan dua teleskop generasi berikutnya yang akan selesai pada akhir dekade ini – kemungkinan akan dapat membuat gambar Alam Semesta awal, tetapi untuk teleskop saat ini tantangannya adalah mendeteksi sinyal kosmologis dari bintang-bintang pertama yang dipancarkan kembali oleh awan hidrogen tebal.
Sinyal ini dikenal sebagai garis 21 sentimeter – sinyal radio yang dihasilkan oleh atom hidrogen di Alam Semesta awal. Tidak seperti JWST yang baru-baru ini diluncurkan, yang akan dapat secara langsung mencitrakan galaksi individu di Alam Semesta awal, studi tentang garis 21 sentimeter, yang dibuat dengan teleskop radio seperti REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen) yang dipimpin Cambridge, dapat memberi tahu kita tentang seluruh populasi galaksi yang bahkan lebih awal. Hasil pertama diharapkan dari REACH pada awal tahun 2023.
Untuk mendeteksi garis 21 sentimeter, para astronom mencari sinyal radio yang dihasilkan oleh atom hidrogen di Alam Semesta awal, yang dipengaruhi oleh cahaya dari bintang-bintang pertama dan radiasi di balik kabut hidrogen. Awal tahun ini, para peneliti yang samamengembangkan metode yangmereka katakan akan memungkinkan mereka untuk melihat melalui kabut alam semesta awal dan mendeteksi cahaya dari bintang-bintang pertama. Beberapa teknik ini telah dipraktikkan dalam penelitian saat ini.
Pada tahun 2018, kelompok penelitian lain yang mengoperasikan eksperimen EDGESmenerbitkan hasil yangmengisyaratkan kemungkinan deteksi cahaya paling awal ini. Sinyal yang dilaporkan sangat kuat dibandingkan dengan apa yang diharapkan dalam gambaran astrofisika paling sederhana dari Alam Semesta awal. Baru-baru ini, data SARAS3 membantah deteksi ini: hasil EDGES masih menunggu konfirmasi dari pengamatan independen.
Dalam analisis ulang data SARAS3, tim yang dipimpin Cambridge menguji berbagai skenario astrofisika yang berpotensi menjelaskan hasil EDGES, tetapi mereka tidak menemukan sinyal yang sesuai. Sebaliknya, tim mampu menempatkan beberapa batasan pada sifat-sifat bintang dan galaksi pertama.
Hasil analisis SARAS3 merupakan pertama kalinya pengamatan radio terhadap garis rata-rata 21 sentimeter mampu memberikan wawasan tentang sifat-sifat galaksi pertama berupa batas sifat fisik utamanya.
Bekerja dengan kolaborator di India, Australia, dan Israel, tim Cambridge menggunakan data dari eksperimen SARAS3 untuk mencari sinyal dari fajar kosmik, ketika galaksi pertama terbentuk. Dengan menggunakan teknik pemodelan statistik, para peneliti tidak dapat menemukan sinyal dalam data SARAS3.
"Kami sedang mencari sinyal dengan amplitudo tertentu," kata Harry Bevins, seorang mahasiswa PhD dari Cambridge's Cavendish Laboratory dan penulis utama makalah tersebut. "Tapi dengan tidak menemukan sinyal itu, kita bisa membatasi kedalamannya. Itu, pada gilirannya, mulai memberi tahu kita tentang seberapa terang galaksi pertama itu."
"Analisis kami menunjukkan bahwa sinyal hidrogen dapat memberi tahu kami tentang populasi bintang dan galaksi pertama," kata rekan penulis utama Dr Anastasia Fialkov dari Cambridge's Institute of Astronomy. "Analisis kami menempatkan batasan pada beberapa sifat kunci dari sumber cahaya pertama termasuk massa galaksi paling awal dan efisiensi yang dengannya galaksi-galaksi ini dapat membentuk bintang. Kami juga menjawab pertanyaan tentang seberapa efisien sumber-sumber ini memancarkan sinar-X, radio, dan radiasi ultraviolet."
"Ini adalah langkah awal bagi kami dalam apa yang kami harapkan akan menjadi satu dekade penemuan tentang bagaimana Alam Semesta bertransisi dari kegelapan dan kekosongan ke alam kompleks bintang, galaksi, dan benda langit lainnya yang dapat kita lihat dari Bumi saat ini," kata Dr Eloy de Lera Acedo dari Laboratorium Cavendish Cambridge, yang ikut memimpin penelitian.
Studi observasional, yang pertama dari jenisnya dalam banyak hal, mengecualikan skenario di mana galaksi paling awal keduanya lebih dari seribu kali lebih terang dari galaksi saat ini dalam emisi pita radio mereka dan merupakan pemanas gas hidrogen yang buruk.
"Data kami juga mengungkapkan sesuatu yang telah diisyaratkan sebelumnya, yaitu bahwa bintang dan galaksi pertama dapat memiliki kontribusi terukur terhadap radiasi latar belakang yang muncul sebagai akibat dari Big Bang dan yang telah melakukan perjalanan ke arah kami sejak saat itu," kata de Lera Acedo, "Kami juga menetapkan batas untuk kontribusi itu."
"Sungguh menakjubkan bisa melihat jauh ke masa lalu - hanya 200 juta tahun setelah Big Bang- dan dapat belajar tentang Alam Semesta awal," kata Bevins.
Penelitian ini didukung sebagian oleh Science and Technology Facilities Council (STFC), bagian dari UK Research & Innovation (UKRI), dan Royal Society. Para penulis Cambridge semuanya adalah anggota Institut Kavli untuk Kosmologi di Cambridge.
Para peneliti telah mampu membuat beberapa penentuan kunci tentang galaksi pertama yang ada, dalam salah satu studi astrofisika pertama dari periode di Alam Semesta awal ketika bintang dan galaksi pertama terbentuk, yang dikenal sebagai fajar kosmik.
Dengan menggunakan data dari teleskop radio SARAS3 India, para peneliti yang dipimpin oleh University of Cambridge dapat melihat Alam Semesta yang sangat awal – hanya 200 juta tahun setelah Big Bang – dan membatasi massa dan output energi dari bintang dan galaksi pertama.
Berlawanan dengan intuisi, para peneliti dapat menempatkan batas-batas ini pada galaksi paling awal dengan tidak menemukan sinyal yang mereka cari, yang dikenal sebagai garis hidrogen 21 sentimeter.
Non-deteksi ini memungkinkan para peneliti untuk membuat penentuan lain tentang fajar kosmik, menempatkan pengekangan pada galaksi pertama, memungkinkan mereka untuk mengesampingkan skenario termasuk galaksi yang merupakan pemanas gas kosmik yang tidak efisien dan produsen emisi radio yang efisien.
Meskipun kita belum dapat secara langsung mengamati galaksi-galaksi awal ini,hasilnya, yang dilaporkan dalam jurnalNature Astronomy, merupakan langkah penting dalam memahami bagaimana Alam Semesta kita bertransisi dari sebagian besar kosong menjadi satu penuh bintang.
Memahami Alam Semesta awal, ketika bintang dan galaksi pertama terbentuk, adalah salah satu tujuan utama observatorium baru. Hasil yang diperoleh dengan menggunakan data SARAS3 adalah studi bukti konsep yang membuka jalan untuk memahami periode ini dalam perkembangan Alam Semesta.
Proyek SKA – yang melibatkan dua teleskop generasi berikutnya yang akan selesai pada akhir dekade ini – kemungkinan akan dapat membuat gambar Alam Semesta awal, tetapi untuk teleskop saat ini tantangannya adalah mendeteksi sinyal kosmologis dari bintang-bintang pertama yang dipancarkan kembali oleh awan hidrogen tebal.
Sinyal ini dikenal sebagai garis 21 sentimeter – sinyal radio yang dihasilkan oleh atom hidrogen di Alam Semesta awal. Tidak seperti JWST yang baru-baru ini diluncurkan, yang akan dapat secara langsung mencitrakan galaksi individu di Alam Semesta awal, studi tentang garis 21 sentimeter, yang dibuat dengan teleskop radio seperti REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen) yang dipimpin Cambridge, dapat memberi tahu kita tentang seluruh populasi galaksi yang bahkan lebih awal. Hasil pertama diharapkan dari REACH pada awal tahun 2023.
Untuk mendeteksi garis 21 sentimeter, para astronom mencari sinyal radio yang dihasilkan oleh atom hidrogen di Alam Semesta awal, yang dipengaruhi oleh cahaya dari bintang-bintang pertama dan radiasi di balik kabut hidrogen. Awal tahun ini, para peneliti yang samamengembangkan metode yangmereka katakan akan memungkinkan mereka untuk melihat melalui kabut alam semesta awal dan mendeteksi cahaya dari bintang-bintang pertama. Beberapa teknik ini telah dipraktikkan dalam penelitian saat ini.
Pada tahun 2018, kelompok penelitian lain yang mengoperasikan eksperimen EDGESmenerbitkan hasil yangmengisyaratkan kemungkinan deteksi cahaya paling awal ini. Sinyal yang dilaporkan sangat kuat dibandingkan dengan apa yang diharapkan dalam gambaran astrofisika paling sederhana dari Alam Semesta awal. Baru-baru ini, data SARAS3 membantah deteksi ini: hasil EDGES masih menunggu konfirmasi dari pengamatan independen.
Dalam analisis ulang data SARAS3, tim yang dipimpin Cambridge menguji berbagai skenario astrofisika yang berpotensi menjelaskan hasil EDGES, tetapi mereka tidak menemukan sinyal yang sesuai. Sebaliknya, tim mampu menempatkan beberapa batasan pada sifat-sifat bintang dan galaksi pertama.
Hasil analisis SARAS3 merupakan pertama kalinya pengamatan radio terhadap garis rata-rata 21 sentimeter mampu memberikan wawasan tentang sifat-sifat galaksi pertama berupa batas sifat fisik utamanya.
Bekerja dengan kolaborator di India, Australia, dan Israel, tim Cambridge menggunakan data dari eksperimen SARAS3 untuk mencari sinyal dari fajar kosmik, ketika galaksi pertama terbentuk. Dengan menggunakan teknik pemodelan statistik, para peneliti tidak dapat menemukan sinyal dalam data SARAS3.
"Kami sedang mencari sinyal dengan amplitudo tertentu," kata Harry Bevins, seorang mahasiswa PhD dari Cambridge's Cavendish Laboratory dan penulis utama makalah tersebut. "Tapi dengan tidak menemukan sinyal itu, kita bisa membatasi kedalamannya. Itu, pada gilirannya, mulai memberi tahu kita tentang seberapa terang galaksi pertama itu."
"Analisis kami menunjukkan bahwa sinyal hidrogen dapat memberi tahu kami tentang populasi bintang dan galaksi pertama," kata rekan penulis utama Dr Anastasia Fialkov dari Cambridge's Institute of Astronomy. "Analisis kami menempatkan batasan pada beberapa sifat kunci dari sumber cahaya pertama termasuk massa galaksi paling awal dan efisiensi yang dengannya galaksi-galaksi ini dapat membentuk bintang. Kami juga menjawab pertanyaan tentang seberapa efisien sumber-sumber ini memancarkan sinar-X, radio, dan radiasi ultraviolet."
"Ini adalah langkah awal bagi kami dalam apa yang kami harapkan akan menjadi satu dekade penemuan tentang bagaimana Alam Semesta bertransisi dari kegelapan dan kekosongan ke alam kompleks bintang, galaksi, dan benda langit lainnya yang dapat kita lihat dari Bumi saat ini," kata Dr Eloy de Lera Acedo dari Laboratorium Cavendish Cambridge, yang ikut memimpin penelitian.
Studi observasional, yang pertama dari jenisnya dalam banyak hal, mengecualikan skenario di mana galaksi paling awal keduanya lebih dari seribu kali lebih terang dari galaksi saat ini dalam emisi pita radio mereka dan merupakan pemanas gas hidrogen yang buruk.
"Data kami juga mengungkapkan sesuatu yang telah diisyaratkan sebelumnya, yaitu bahwa bintang dan galaksi pertama dapat memiliki kontribusi terukur terhadap radiasi latar belakang yang muncul sebagai akibat dari Big Bang dan yang telah melakukan perjalanan ke arah kami sejak saat itu," kata de Lera Acedo, "Kami juga menetapkan batas untuk kontribusi itu."
"Sungguh menakjubkan bisa melihat jauh ke masa lalu - hanya 200 juta tahun setelah Big Bang- dan dapat belajar tentang Alam Semesta awal," kata Bevins.
Penelitian ini didukung sebagian oleh Science and Technology Facilities Council (STFC), bagian dari UK Research & Innovation (UKRI), dan Royal Society. Para penulis Cambridge semuanya adalah anggota Institut Kavli untuk Kosmologi di Cambridge.
."¥¥¥".
."$$$".
Tags
apa
astronom
dan
deteksi
galaksi
kunci
memungkinkan
menentukan
News
Non
Para
pertama
seperti
sinyal
Taun17
Tidak
United States
untuk