26 september 2020

DARE gaat de donkere eeuwen van het heelal bestuderen

Credit: DARE Collaboration

Zo’n 380.000 jaar na de oerknal, toen het heelal genoeg was afgekoeld tot een temperatuur van 3000 K, koppelden de protonen en electronen voor het eerst tot neutraal waterstof. Vanaf dat moment werden fotonen niet meer gehinderd en konden ze vrij bewegen. Dá­e fotonen vinden we terug in de talloze plaatjes van de kosmische microgolf-achtergrondstraling, welke achtereenvolgens door de satellieten COBE, WMAP en Planck zijn/worden bestudeerd. Omdat er na dat moment nog geen sterren en sterrenstelsels waren was het ondanks de ontkoppeling van fotonen en waterstof pikkedonker in het toenmalige heelal. Daarom praat men over de ‘donkere eeuwen’ van het heelal, waar pas honderden miljoenen jaren later met de ‘kosmische renaissance’ geleidelijk een einde aan kwam, toen door het licht van de eerste sterren het neutrale waterstofgas weer werd gereïoniseerd, d.w.z. dat door de intense ultraviolette straling van die sterren de electronen en protonen weer ontkoppelden. Zie ook de afbeelding die prof. John Heise afgelopen vrijdag in z’n lezing gebruikte over de waarnemingshorizon. De fase van de donkere eeuwen van het heelal, ruwweg tussen 80 en 420 miljoen jaar (roodverschuiving z=11 tot 35) na de oerknal, zal als de plannen worden goedgekeurd vanaf 2016 worden bestudeerd door een satelliet die DARE wordt genoemd, de Dark Ages Radio Explorer. Die zal aan de hand van het bestuderen van de 21-cm lijn – uitgezonden door dat neutrale waterstofgas – letterlijk in de periode van de donkere eeuwen duiken en dan de volgende vragen proberen te beantwoorden:

  • wanneer vormden zich de allereerste sterren in het heelal?
  • wanneer gingen de allereerste zwarte gaten, omringd door een accretieschijf, ontstaan?
  • wanneer vond de reïonisatie plaats?
  • bevat de kosmische renaissance nog verrassingen, zoals een mogelijk verval van donkere materie?

DARE zal gedurende drie jaren het door de kosmische expansie roodverschoven signaal van de 21-cm lijn bestuderen in het golflengtegebied van 40-120 MHz. DARE zal een baan om de maan krijgen, waarbij de waarnemingen plaatsvinden als de satelliet zich achter de maan bevindt, de plek waar geen enkele storing door signalen van de aarde is. Dat ‘waarneemraam’ van 40-120 MHZ zie je in de grafiek hieronder en daarin zie je drie ijkmomenten – b, c en d – die men wil bestuderen.

Credit: DARE Collaboration

Onlangs werd nog een sterrenstelsel gevonden, welke sterren blijkt te bevatten die dateren van 200 miljoen jaar na de oerknal. Dá t zal de core-business van DARE worden. Nu nog hopen dat de benodigde centjes voor de missie gevonden worden en DARE mei 2016 kan worden gelanceerd. Bron: Colorado Universiteit.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.