Учёные создали компьютерную симуляцию, которая имитирует то, что увидит низкочастотный телескоп Square Kilometer Array (SKA-Low), когда будет искать сигналы из самых ранних эпох Вселенной. Это симуляция представляет собой значительный шаг вперёд в подготовке к одной из самых амбициозных целей астрономии: непосредственному наблюдению Космического рассвета и эпохи реионизации. Исследование [опубликовано](https://arxiv.org/abs/2506.09533) на сервере препринтов arXiv.
Космический рассвет
Космическим рассветом называют первый «восход» во Вселенной — период примерно 200–600 миллионов лет после Большого взрыва, когда начали сиять самые первые звёзды. До этой эры Вселенная была окутана «тёмными веками», наполненными холодным нейтральным водородом, но не было источников света. По мере развития Космического рассвета нейтральный водород начал излучать слабый радиосигнал на длине волны 21 сантиметр. По мере расширения Вселенной этот сигнал «сместился» в более низкие частоты, которые мы можем обнаружить сегодня с помощью радиотелескопов.
Эпоха реионизации
За этим последовала эпоха реионизации, когда ультрафиолетовый свет от ранних звёзд начал ионизировать окружающий водородный газ, создавая пузыри заряженных частиц, которые постепенно сливались воедино. Этот процесс коренным образом изменил структуру Вселенной и ознаменовал конец «тёмных веков».
Обнаружение древних сигналов
Обнаружение этих древних сигналов представляет огромные технические сложности. Симуляция соответствует глубокой интеграции, направленной на диапазон частот от 106 МГц до 196 МГц, что представляет невероятно долгое время наблюдения, необходимое для сбора достаточного количества данных. Сигнал чрезвычайно слаб, в тысячи раз слабее «шума» переднего плана от нашей собственной галактики и других источников.
Компоненты симуляции
Симуляция, созданная командой под руководством Анны Бональди из обсерватории SKA в Джодрел-Бэнк в Великобритании, включает в себя несколько компонентов, с которыми столкнутся реальные наблюдения:
* фактический сигнал Космического рассвета;
* мощные радиоисточники как внутри, так и вне поля зрения телескопа;
* излучение нашей собственной галактики Млечный Путь;
* различные источники погрешностей измерений, включая атмосферные помехи и проблемы с калибровкой приборов.
Эта реалистичная симуляция служит важнейшим испытательным полигоном для разработки методов отделения слабого сигнала от подавляющих помех переднего плана. Исключительная чувствительность SKA позволит наблюдать Космический рассвет и эпоху реионизации (CD/EoR) с беспрецедентной детализацией как в спектральном, так и в пространственном отношении. Эта масса информации скрыта под галактическими и внегалактическими источниками переднего плана, которые необходимо точно устранить.
Источники исследования
В исследовательскую группу вошли источники, начиная от чрезвычайно ярких радиогалактик (более 5 Янских единиц (Jy) на частоте 150 МГц) и заканчивая источниками, в миллион раз более слабыми (1 микроджоуль (мкДж)), наряду с подробными моделями радиоизлучения нашей галактики и мелкомасштабными структурами в межзвёздном пространстве.
Когда SKA-Low будет введён в эксплуатацию, он станет самым чувствительным низкочастотным радиотелескопом из когда-либо построенных, специально разработанным для обнаружения этих неуловимых сигналов из младенчества Вселенной. После запуска телескоп SKA-Low сможет провести наилучшие возможные измерения первых источников света во Вселенной. Он также должен будет делать снимки выбросов водорода до, во время и после реионизации.
Предоставлено Universe Today